В узком смысле биотехнологиями называют использование живых организмов в производстве и переработке различных продуктов. Некоторые биотехнологические процессы с древних времен использовались в хлебопечении, в приготовлении вина и пива, уксуса, сыра, при различных способах переработки кож, растительных волокон и др. Современные биотехнологии основаны главным образом на культивировании микроорганизмов (бактерий и микроскопических грибов), животных и растительных клеток.
В широком смысле биотехнологиями называются технологиии, использующие живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Или можно сформулировать так: биотехнологии связаны с тем, что возникло биогенным путем. Во всём мире идёт стремительное развитие нанотехнологии в научном, техническом и прикладном плане, включая решение многих экономических и социальных задач.
Нанотехнологии составляют основу для НТР и призваны радикально изменить окружающий мир. Это приоритетное направление для всех имеющихся отраслей. Прогрессивное развитие нанотехнологий даст толчок для развития многих отраслей промышленности и экономики в ближайшее время.В настоящее время под термином «нанотехнология» подразумевают совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы макромасштаба. Практически, нано (от греч. nanos-карлик) – это миллиардная доля чего-либо, т.е. нанометр – это метр, поделенный на миллиард [7,c.4].
В целом фронт нанотехнологических исследований охватывает широкие области науки и техники – от электроники и информатики до сельского хозяйства, в котором возрастает роль генно-модифицированной продукции.
В числе разработок – электроника и информационные технологии на основе новых материалов, новых устройств, новых условий и техники монтажа, новых методов записи и считывания информации, новых устройств фотоники в оптических линиях связи.
В числе перспективных проектов – наноматериалы (нанотрубки, материалы для солнечной энергетики, топливные элементы нового типа), биологические наносистемы, наноустройства на основе наноматериалов, наноизмерительная техника, нанообработка. В наномедицине прогнозируется метод лечения не болезни, а индивидуального человека по его генетической информации.
3.2 Последствия применения био- и нанотехнологий
В глобальном масштабе биотехнологии должны обеспечить постепенный переход к использованию возобновляемых природных ресурсов, включая использование солнечной энергии для получения водородного и жидкого углеводородного топлива. Биотехнологические методы открывают новые возможности в таких областях, как добыча полезных ископаемых, утилизация отходов и защита среды обитания, получение новых материалов и биоэлектроника.
Особое значение имеют биотехнологии в решении проблемы продовольственной безопасности страны. В условиях нарастающего ресурсно-экологического кризиса только развитие биотехнологий может обеспечить реализацию стратегии устойчивого развития, альтернативой которой в перспективе может быть только третья мировая война с применением оружия массового уничтожения.
Достижения биологии открывают принципиально новые возможности для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. Основной причиной потерь урожая являются заболевания растений, вызываемые патогенными микроорганизмами и вирусами, а также насекомые-вредители. В России потери подсолнечника от грибковых заболеваний составляют до 50%. Традиционные методы борьбы с патогенными микроорганизмами, вирусами и насекомыми-вредителями, основанные на классической селекции, неэффективны ввиду феномена автоселекции патогенных форм и рас микроорганизмов, скорость которой опережает искусственную селекцию растений. Часто новый сорт поражается новыми, неизвестными ранее расами патогенов. Эта проблема решается путем введения в геном растений чужих генов, обуславливающих устойчивость к заболеваниям. В настоящее время трансгенными сортами картофеля, томатов, рапса, хлопка, табака, сои и других растений уже засеяны площади пахотных земель, в два раза превышающих площадь Великобритании. Задача ближайшего будущего - создание сортов, устойчивых к засухе, засолению почв, ранним заморозкам и другим природным явлениям [ 9].
Вместе с тем, неизбежны и серьезные отрицательные последствия бурного биологического прогресса.
Во-первых, в мире постоянно появляются новые инфекции, опасные для здоровья людей и животных, - СПИД, устойчивые к антибиотикам формы туберкулеза, губчатый энцефалит крупного рогатого скота. Во-вторых, серьезную обеспокоенность вызывает стремительное распространение трансгенных растений и полученных из них продуктов питания. Хотя науке пока не известны какие-либо отрицательные последствия потреблением продуктов, изготовленных на основе трансгенных растений, здесь необходим тщательный контроль проводимых экспериментов и внедрения их результатов в практику сельского хозяйства.
Отдельную проблему представляет рост населения и развитие промышленного производства, ведущие к оскудению природы и деградации экологических сообществ. Для успешного противодействия этому процессу необходимо глубокое понимание его механизма и разработка методов контроля, восстановления и поддержания природного равновесия.
Свиньи, которым вводят гормоны роста, страдают гастритами и язвой желудка, артритом, дерматитом и другими заболеваниями, поэтому неудивительно, что мясо таких животных опасно для здоровья человека. Создание устойчивых к гербицидам культур приводит к расширению применения этих химикалий, которые неизбежно попадают в атмосферу и системы водоснабжения в несравненно большем количестве. Кроме того, когда сорнякам и вредителям удаётся развить в себе сопротивляемость к этим новым биологическим средствам, то специалистам приходится создавать улучшенные разновидности гербицидов, тем самым совершая очередной шаг на бесконечном пути попыток подчинения и улучшения природы [9].
Существенная опасность таится также и в углубляющемся генетическом единообразии основных видов растений. В современном сельскохозяйственном производстве применяется семенной материал, созданный по методикам генной инженерии с целью увеличения продуктивности и качества получаемых урожаев. Если, однако, ежегодно высаживаются миллиарды идентичных семян кукурузы, то все посевы становятся уязвимыми даже из-за какого-то одного вредителя или единственной болезни. В 1970 году в США неожиданное массовое поражение кукурузного листа уничтожило все посевы от Флориды до Техаса. В 1984 году новая болезнь, вызванная неизвестной бактерией, привела к гибели в южных штатах страны десятков миллионов цитрусовых деревьев. Следовательно, биотехнологическая революция, повышая урожайность, одновременно увеличивает риск дорогостоящих неудач [ 9 ].
Негативное влияние биотехнологий на окружающую среду проявляется и в том, что основанное на ней сельское хозяйство всячески уклоняется от кардинальных экономических реформ. Если созданы новые сорта культур, способные произрастать на засолённых почвах или в жарком и сухом климате, нелепо ожидать от фермеров и «капитанов» аграрного сектора экономики ожидания того времени, когда учёные изменят агротехнику их возделывания к этим условиям так, чтобы не создавать опасности для окружающей среды. С другой стороны, вместо борьбы с глобальным потеплением, засолением почв из-за чрезмерного осушения близлежащих болот или быстрым сведением лесов, ученые - биотехнологи изобретают новые виды растений, которые начинают «сотрудничать» с изменениями окружающей среды, вызванными человеческой деятельностью. Другими словами, высокоурожайное сельское хозяйство берёт на вооружение биотехнологию, не задаваясь вопросом о её экологической агрессивности. Создание и внедрение в повседневный рацион людей генетически модифицированных продуктов всё еще в значительной степени происходит путём проб и ошибок, но цена этих ошибок может оказаться слишком высокой. Фактически непредсказуемость воздействия генетически модернизированных организмов на окружающую среду, на человека и на животных – главная отрицательная черта биотехнологических достижений.
Именно потому, что области применения биотехнологии столь широки, трудно предсказать и описать все возможные её последствия. При этом очень важно видеть разницу между биотехнологией, которая увеличивает производство продукции в поле, и более новой наукой – тоже биотехнологией – которая создаёт синтетические продукты in vitro в лаборатории. Обе несут глубокие изменения, но именно последняя, переживающая пока стадию эксперимента, может иметь наиболее серьёзные последствия.
Подобно паровому двигателю и электричеству, в свое время преобразовавшим образ жизни людей, этот вид биотехнологии, как представляется, ныне тоже открывает новую историческую эру. Она способна изменить структуру национальной экономики многих стран, сферы приложения капитала и спектр научного знания. Она создаст новые и сделает ненужными многие традиционные виды деятельности. Поэтому следует быть готовыми к возможному превращению сельского хозяйства в отрасль, в которой миллионы крестьян и фермеров превратятся в наёмных рабочих, поскольку отпадёт необходимость в выращивании культур в естественных условиях, а сельскохозяйственные корпорации будут нуждаться лишь в производстве синтетической биомассы как сырья для промышленности, осваивающей создание искусственных семян и эмбрионов. Для потребителя такая пища, генетически запрограммированная на обычный вкус, не будет отличаться от обычной. Фермеры же всего мира воспримут такую революцию в производстве пищи неоднозначно. Им, как и ткачам, работавшим на ручных станках, или мастерам, создававшим экипажи в XIX веке, грозит превращение в излишнюю рабочую силу.