जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

जैव प्रौद्योगिकी और इसके अनुप्रयोग

जैव प्रौद्योगिकी वह क्षेत्र है जो जीवित जीवों का उपयोग करके विभिन्न क्षेत्रों में तकनीकी प्रगति करता है ताकि मानवता का सतत विकास हो सके।

यूरोपीय जैव प्रौद्योगिकी संघ इसे इस प्रकार परिभाषित करता है: “प्राकृतिक विज्ञान और जीवों, कोशिकाओं, उनके भागों और आणविक समकक्षों का उत्पादों और सेवाओं के लिए एकीकरण।”

जैव प्रौद्योगिकी का अर्थ है किसी जीव या उसके घटक या अन्य जैविक प्रणाली का उपयोग करके एक उत्पाद या प्रक्रिया बनाना जिसका एक विशेष उपयोग हो।

इसमें अत्याधुनिक प्रयोगशाला तकनीकें और पारंपरिक कृषि और पाक विधियाँ शामिल हो सकती हैं, जो सैकड़ों वर्षों से प्रचलित हैं।

बीयर बनाने और रोटी बेक करने की प्रक्रियाएँ जैव प्रौद्योगिकी की अवधारणा में आती हैं (खमीर (= जीवित जीव) का उपयोग करके वांछित उत्पाद का उत्पादन)।

• ऐसी पारंपरिक प्रक्रियाएँ आमतौर पर जीवित जीवों का उनके प्राकृतिक रूप में (या प्रजनन द्वारा आगे विकसित) उपयोग करती हैं, जबकि जैव प्रौद्योगिकी का आधुनिक रूप सामान्यतः जैविक प्रणाली या जीव के अधिक उन्नत संशोधन को शामिल करेगा।

1970 के दशक में जीन इंजीनियरिंग के विकास के साथ, जैव प्रौद्योगिकी (और अन्य संबंधित क्षेत्रों जैसे चिकित्सा, जीवविज्ञान आदि) में अनुसंधान तेजी से विकसित हुआ क्योंकि जीवों के आनुवंशिक पदार्थ (DNA) में परिवर्तन करने की नई संभावनाएँ थीं। जैव प्रौद्योगिकी औद्योगिक स्तर पर जैव-फार्मास्यूटिकल्स और जैविक उत्पादों का उत्पादन करती है, जिसमें आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीव, कवक, पौधे और जानवर शामिल हैं।

जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

• उपचारात्मक (therapeutics)
• नैदानिक (diagnostics)
• कृषि के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें
• प्रसंस्कृत खाद्य
• जैव-उपचारण (bioremediation)
• अपशिष्ट उपचार
• ऊर्जा उत्पादन

बीयर बनाने की प्रक्रिया: बीयर बनाने की प्रक्रिया में, छोटे फंगस (खमीर) को माल्टेड बार्ली शुगर के घोल में मिलाया जाता है, जिसे वे फर्मेंटेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से सक्रिय रूप से मेटाबोलाइज करते हैं। फर्मेंटेशन का उपोत्पाद वह अल्कोहल है जो बीयर में पाया जाता है। यहां, हम एक जीव – खमीर – को मानव उपभोग के लिए एक उत्पाद बनाने में उपयोग होते हुए देख रहे हैं।

पेनिसिलिन: एंटीबायोटिक पेनिसिलिन कुछ मोल्ड द्वारा उत्पन्न होता है। प्रारंभिक नैदानिक परीक्षणों में उपयोग के लिए छोटे मात्रा में पेनिसिलिन बनाने के लिए, शोधकर्ताओं को हर सप्ताह 500 लीटर “मोल्ड जूस” उगाना पड़ा। यहां, एक जीव (मोल्ड) का उपयोग मानव उपयोग के लिए एक उत्पाद बनाने के लिए किया गया – इस मामले में, बैक्टीरिया संक्रमण का इलाज करने के लिए एक एंटीबायोटिक।

IVF, या इन विट्रो फर्टिलाइजेशन, एक तकनीक है जिसका उपयोग महिला को गर्भवती होने में मदद करने के लिए किया जाता है। इसमें एक मानव अंडाणु को एक प्रयोगशाला में शुक्राणु के साथ निषेचित किया जाता है। IVF का उपयोग बांझपन और कुछ आनुवंशिक समस्याओं के इलाज के लिए किया जाता है।

जीन उपचार: जीन उपचार एक उभरती हुई तकनीक है जिसका उपयोग उन आनुवंशिक विकारों का इलाज करने के लिए किया जाता है जो एक गैर-कार्यात्मक जीन के कारण होते हैं। यह शरीर की कोशिकाओं में “गुम” जीन का DNA पहुंचाकर काम करता है।

• जीन उपचार में, विभिन्न स्रोतों से जैविक घटकों (मनुष्यों से एक जीन, बैक्टीरिया से मूल रूप से एक प्लास्मिड) को मिलाकर एक नया उत्पाद बनाया जाता है।

टिश्यू कल्चर, जैविक अनुसंधान की एक विधि है जिसमें पशु या पौधे के ऊतकों के टुकड़े को एक कृत्रिम वातावरण में स्थानांतरित किया जाता है जहां वे जीवित रह सकते हैं और कार्य कर सकते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी के खाद्य उत्पादन और पर्यावरण प्रदूषण की सफाई जैसे क्षेत्रों में अतिरिक्त अनुप्रयोग हैं।

जीव प्रौद्योगिकी में नवाचार पहले से ही हमारे दैनिक जीवन का हिस्सा बन चुके हैं, और हमें ये फार्मेसियों और सुपरमार्केट्स में, कई अन्य स्थानों पर मिलते हैं। इसके अलावा, हाल के महीनों में, जीव प्रौद्योगिकी COVID-19 वैश्विक महामारी के खिलाफ लड़ाई में एक प्रमुख भूमिका निभा रही है, क्योंकि यह वायरस के जीनोम को समझने और यह जानने में मदद करती है कि हमारे शरीर की रक्षा तंत्र संक्रामक एजेंटों के खिलाफ कैसे काम करती है।

इसलिए, जीव प्रौद्योगिकी भविष्य की समाज में संभावित रोगजनकों को रोकने और नियंत्रित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी। लेकिन यह इसके कई अनुप्रयोगों में से एक है...

नीचे, हम विभिन्न क्षेत्रों में कुछ सबसे प्रासंगिक अनुप्रयोगों की समीक्षा करते हैं:

चिकित्सा

• इंसुलिन, ग्रोथ हार्मोन, आणविक पहचान और निदान, जीन उपचार और हिपेटाइटिस बी जैसे वैक्सीन, जीव प्रौद्योगिकी और इसके आनुवंशिकी के साथ गठबंधन के कुछ मील के पत्थर हैं।

उद्योग

• नए स्मार्ट सामग्री की क्रांति जीव प्रौद्योगिकी के साथ मिलकर अभी शुरू हुई है। जल्दी ही हमारे पास स्वयं-चिकित्सीय कंक्रीट, ऐसे पौधे होंगे जो विस्फोटक का पता लगाने पर रंग बदलते हैं, और सिंथेटिक मकड़ी के जाले से बने कपड़े और फुटवियर मिल सकते हैं।

खाद्य

• ऊपर उल्लिखित आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य पदार्थों के अलावा, जीव प्रौद्योगिकी के कारण WEMA जैसे उत्पाद बनाए गए हैं, जो सूखा और कुछ कीड़ों के प्रति सहनशील फसलों का एक प्रकार है, जो अफ्रीका में भूख से लड़ने में महत्वपूर्ण साबित हो सकता है।

पर्यावरण

• पुनर्स्थापन प्रक्रियाओं के माध्यम से, जो पारिस्थितिकीय पुनर्प्राप्ति के लिए बहुत उपयोगी हैं, सूक्ष्मजीवों, फंगस, पौधों और एंजाइमों की कैटाबोलिक विशेषताओं का उपयोग करके प्रदूषित पारिस्थितिक तंत्रों को पुनर्स्थापित किया जाता है।

जैव प्रौद्योगिकी के प्रकार

इंद्रधनुष की धारियों की तरह, विभिन्न जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों को सात रंगों या अनुसंधान और विकास क्षेत्रों में वर्गीकृत किया गया है। इस खंड में, हम इनमें से प्रत्येक के सबसे प्रासंगिक पहलुओं को उजागर करते हैं।

• लाल जैव प्रौद्योगिकी। यह स्वास्थ्य शाखा है और जैव प्रौद्योगिकी नवाचार संगठन (BIO) के अनुसार, यह 250 से अधिक वैक्सीन और औषधियों जैसे कि एंटीबायोटिक्स, पुनर्जनन उपचार और कृत्रिम अंगों के उत्पादन के लिए जिम्मेदार है।
• हरा जैव प्रौद्योगिकी। इसे विश्वभर में 13 मिलियन से अधिक किसानों द्वारा कीटों से लड़ने, फसलों को पोषित करने और उन्हें सूक्ष्म जीवों और चरम मौसम की घटनाओं, जैसे सूखे और ठंड से मजबूत बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।
• सफेद जैव प्रौद्योगिकी। यह औद्योगिक शाखा उत्पादन प्रक्रियाओं में सुधार, जैव ईंधन के विकास और ऐसी अन्य तकनीकों पर काम करती है जो उद्योग को अधिक कुशल और टिकाऊ बनाती हैं।
• पीली जैव प्रौद्योगिकी। यह शाखा खाद्य उत्पादन पर केंद्रित है और उदाहरण के लिए, यह खाना पकाने के तेलों में संतृप्त वसा के स्तर को कम करने के लिए अनुसंधान करती है।
• नीली जैव प्रौद्योगिकी। यह समुद्री संसाधनों का दोहन करती है ताकि एक्वाकल्चर, कॉस्मेटिक्स और स्वास्थ्य देखभाल उत्पाद प्राप्त किए जा सकें। इसके अलावा, यह कुछ सूक्ष्म शैवाल से जैव ईंधन प्राप्त करने के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली शाखा है।
• ग्रे जैव प्रौद्योगिकी। इसका उद्देश्य प्रदूषित प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र के संरक्षण और पुनर्स्थापन के लिए, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बायोरिमेडिएशन प्रक्रियाओं के माध्यम से है।
• गोल्ड जैव प्रौद्योगिकी। जिसे जैव सूचना विज्ञान भी कहा जाता है, यह जैविक जानकारी को प्राप्त करने, संग्रहित करने, विश्लेषण करने और अलग करने के लिए जिम्मेदार है, विशेष रूप से वह जो डीएनए और अमीनो एसिड अनुक्रमों से संबंधित है।

जैव प्रौद्योगिकी के लाभ और नुकसान

जैव प्रौद्योगिकी (biotechnology) के लाभ स्पष्ट हैं, लेकिन साथ ही कुछ लोग इसके संभावित प्रतिकूल प्रभावों की चेतावनी भी देते हैं, जो पर्यावरण, स्वास्थ्य और नैतिकता पर पड़ सकते हैं। जैव प्रौद्योगिकी के लाभ निम्नलिखित हैं:

• CO2 उत्सर्जन को 52% तक कम करता है, पानी के उपयोग को अनुकूलित करता है और व्यर्थता और रासायनिक प्रक्रियाओं को कम करता है, जैसे कि पुनःसंयोजित DNA (recombinant DNA) की तकनीकों के माध्यम से।
• यह चिकित्सा diagnosis में सुधार करता है, संक्रमण दरों को कम करता है, दवाओं के पार्श्व प्रभावों को न्यूनतम करता है और विकासशील देशों में प्रगति को बढ़ावा देता है।
• यह स्वस्थ और टिकाऊ कृषि को बढ़ावा देता है — यह अधिक पौष्टिक, विषाक्तता और एलर्जेन-मुक्त भोजन प्रदान करता है — यह कीटनाशकों और रसायनों के उपयोग को सीमित करता है।