బయోటెక్నాలజీ

కిణ్వనం
అతి ప్రాచీన జీవసాంకేతిక విజ్ఞాన రంగం కిణ్వనం. క్రీ.పూ.8000 నాటికే నైలునది తీరంలో నివసించిన ప్రజలు కిణ్వన పద్ధతిలో మత్తు పానీయాలు తయారు చేశారు. కిణ్వన ప్రక్రియలోని మౌలిక సూత్రాలపై అవగాహన లేకుండానే వీరు ఈ ప్రక్రియను ఉపయోగించారు. వైదిక కాలంనాటి సోమ, సుర అనేవి కూడా కిణ్వన పానీయాలే. 1850లలో ఫ్రాన్స్ కు చెందిన లూయీ పాశ్చర్ తొలుత కిణ్వన ప్రక్రియకు సంబంధించిన మౌలిక సూత్రాలను తెలిపాడు. లాటిన్ భాషలోని ‘ఫెవిర’ అనే పదం నుంచి కిణ్వనం (ఫర్మెంటేషన్) అనే పదం వచ్చింది. పదార్థం పులిసి నురుగుతో పాటు పొంగడాన్ని ఫెవిర అంటారు. కిణ్వన ప్రక్రియ సూక్ష్మజీవుల ద్వారా జరుగుతుందని లూయి పాశ్చర్ తొలిసారిగా నిరూపించాడు. నాణ్యమైన వైన్ తయారీ విధానంలో భాగంగా పాశ్చర్ ఈ విషయాన్ని కనుగొన్నాడు.
‘సూక్ష్మజీవుల స్థూల వర్థనం ద్వారా మానవాళికి ఉపయోగపడే పదార్థాలను పారిశ్రామికంగా ఉత్పత్తి చేయడమే కిణ్వనం’. ఈ పద్ధతిలో ప్రస్తుతం యాంటీబయోటిక్‌లు, ఫార్మిక్ ఆమ్లం, ఎసిటిక్ ఆమ్లం లాంటి కర్బన ఆమ్లాలతోపాటు విటమిన్లను; మిథనాల్, ఇథనాల్, బ్యూటనాల్ లాంటి ఆల్కహాల్ పదార్థాలను; ఆల్డిహైడ్స్, అమైనో ఆమ్లాలను ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. ఫుడ్ ప్రాసెసింగ్, వైద్యం, పాలిమర్, ప్లాస్టిక్, వస్త్ర, డిస్టిలరీస్ పరిశ్రమల్లో ఈ ఉత్పత్తుల వల్ల అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. జన్యు ఇంజనీరింగ్‌ను కిణ్వనానికి జోడించడం ద్వారా ఈస్ట్, ఈ-కొలి లాంటి సూక్ష్మజీవుల్లో.. ఇన్సులిన్, పెరుగుదల హార్మోను, ఇంటర్‌ఫెరాన్, రక్తస్కంధన కారకాల్లాంటి ప్రొటీన్లను అధిక మోతాదులో ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

కణజాల వర్థనం
కృత్రిమ పోషకయానకంపై పరస్థానీయ వాతావరణంలో కణాలు, కణజాలాలను అభివృద్ధి చేసే జీవ సాంకేతిక పరిజ్ఞానమే టిష్యూకల్చర్ లేదా కణజాల వర్థనం. వృక్ష కణజాల వర్థనం ద్వారా స్వల్పవ్యవధిలోనే అధిక సంఖ్యలో పిల్లమొక్కలను పెంచడం సాధ్యమవుతుంది.
కృత్రిమ విత్తనాల తయారీ, వైరస్ రహిత పిల్లమొక్కల అభివృద్ధి, జీవవైవిధ్య పరిరక్షణ, క్రిమినిరోధక పంటల అభివృద్ధి, విత్తన వర్థనం మొదలైనవి వృక్ష కణజాల వర్థనం ద్వారా సాధ్యమవుతాయి. క్యాన్సర్ కణాల అధ్యయనం, క్యాన్సర్ కారకాల గుర్తింపు, పిండాభివృద్ధిలో తలెత్తే వైపరీత్యాల అధ్యయనం, కొత్త మందుల తయారీలో జంతు కణజాల వర్థనం ఉపయోగపడుతుంది.

ట్రాన్స్ జెనిక్స్
ఒక జీవి జన్యువులను మరో జీవిలోకి ప్రవేశపెట్టే సాంకేతిక విజ్ఞానమే ట్రాన్స్ జెనిక్స్. ఇలా ప్రవేశపెట్టే అన్య జన్యువులైన ట్రాన్స్ జెనిక్స్ ఫలితంగా గ్రహీత జీవుల్లో జన్యుమార్పిడి జరుగుతుంది. ఈ జీవులు జన్యూమార్పిడి మొక్కలు లేదా జన్యుమార్పిడి జంతువులు కావచ్చు. అధిక పోషక విలువలున్న ఆహార పంటల అభివృద్ధి(ఉదా: అధిక బీటాకెరోటిన్ ఉన్న గోల్డెన్ రైస్), క్రిమినిరోధక పంటల(బీటీ పత్తి) అభివృద్ధి, శుష్కనిరోధక, లవణీయత నిరోధక జన్యూమార్పిడి పంటల అభివృద్ధిలో ట్రాన్స్ జెనిక్స్ ఉపయోగపడుతుంది. పాలు లేదా రక్తంలో మానవ ప్రొటీన్లను ఉత్పత్తి చేయగల జన్యుమార్పిడి జంతువులు ఇప్పటికే అందుబాటులోకి వచ్చాయి. తక్కువ దాణాతో వేగంగా పెరిగే జన్యుమార్పిడి చేపలను మదురై కామరాజ్ విశ్వవిద్యాలయం శాస్త్రవేత్తలు సృష్టించారు. తక్కువ కొవ్వు ఉన్న పాలను ఉత్పత్తి చేసే పశువులు, లాక్టోజ్ రహిత పాలను ఉత్పత్తి చేసే పశువులను ట్రాన్స్ జెనిక్స్ విజ్ఞానం ద్వారా అమెరికా, యూరప్ దేశాల శాస్త్రవేత్తలు సృష్టించారు. ట్రాన్స్ జెనిక్స్ ద్వారా పెంపుడు జంతువుల అలంకరణ లక్షణాలను పెంపొందించవచ్చు. ఉదా: మదురై కామరాజ్ విశ్వవిద్యాలయ శాస్త్రవేత్తలు జెల్లి ఫిష్‌లోని ఫ్లోరెసెంట్ జన్యువు ఆధారంగా ఫ్లొరెసెంట్ అక్వేరియం చేపలను సృష్టించారు.

డీఎన్‌ఏ ఫింగర్ ప్రింటింగ్
డీఎన్‌ఏలో కొన్ని భాగాలు వేర్వేరు వ్యక్తులకు వేర్వేరుగా ఉంటాయి. ఈ భాగాల ఆధారంగా వ్యక్తి గుర్తింపును నిర్ధారించే ప్రక్రియే డీఎన్‌ఏ ఫింగర్ ప్రింటింగ్. ఈ ప్రక్రియను అలెక్ జెఫ్రిస్ అనే శాస్త్రవేత్త అభివృద్ధి చేశాడు. డీఎన్‌ఏలోని మినీ శాటిలైట్స్, షార్‌‌ట టాండెమ్ రిపీట్స్, వేరియబుల్ నంబర్ టాండెమ్ రిపీట్స్ లాంటి డీఎన్‌ఏ భాగాలు ఒక్కో వ్యక్తికి ప్రత్యేకంగా ఉంటాయి. ఈ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోఫోరిసిస్, పాలిమరేజ్ చెయిన్ రియాక్షన్ లాంటి పద్ధతులను వినియోగిస్తారు.
వ్యక్తి గుర్తింపును నిర్ధారించడానికి ఉపయోగిస్తారు కాబట్టి ఫోరెన్సిక్ రంగంలో డీఎన్‌ఏ ఫింగర్ ప్రింటింగ్ వల్ల అనేక ఉపయోగాలున్నాయి. మాతృత్వ, పితృత్వ వివాదాల పరిష్కారంలో, తప్పిపోయి చాలా కాలం తర్వాత తిరిగొచ్చిన వారి గుర్తింపును నిర్ధారించడంలో, అత్యాచారం, హత్యకేసుల్లో నిందితుల నిర్ధారణకు, గుర్తుపట్టలేని విధంగా కాలిన లేదా మారిన శవాల గుర్తింపును నిర్ధారించడంలో డీఎన్‌ఏ ఫింగర్ ప్రింటింగ్ ఉపయోగపడుతుంది. వన్యజీవుల సంరక్షణకు దీన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఒక్కో వ్యక్తికి ప్రత్యేకంగా డీఎన్‌ఏ ప్రొఫైల్ ఉన్నప్పటికీ, ఒక వ్యక్తి ఫ్రొఫైల్ తన తల్లిదండ్రుల ఆధారంగా ఉండటమే కాక తోబుట్టువులను పోలి ఉంటుంది.

బయోఇన్ఫర్మేటిక్
జీవశాస్త్ర సమాచారాన్ని కంప్యూటర్ల సహాయంతో పొందుపరిచి విశ్లేషించే ఆధునిక సాంకేతిక విజ్ఞానమే బయోఇన్ఫర్మేటిక్. ఇది బయోటెక్నాలజీ, ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీల కలయిక. బయోఇన్ఫర్మేటిక్‌లో రెండు ప్రధాన విభాగాలు ఉన్నాయి. ఒకటి జీనోమిక్స్, రెండోది ప్రొటియోమిక్స్. ఒక జీవి పూర్తి జన్యుపటాన్ని జినోం అంటారు. దీని విశ్లేషణను జీనోమిక్స్ అంటారు. దీని ద్వారా సమాజాల మధ్య జన్యు సారుప్యతను అర్థం చేసుకోవచ్చు. మానవ ఆవిర్భావం మరింత స్పష్టంగా అర్థమవుతుంది. జినోమిక్స్‌ను ఉపయోగించి భవిష్యత్తులో వచ్చే క్యాన్సర్లు, ఊబకాయం, మధుమేహం, అధిక రక్తపీడనం తదితర వ్యాధులపై సమాచారాన్ని ముందుగానే పొందవచ్చు. ఒక జీవిలో భిన్న ప్రొటీన్లను అన్నింటిని కలిపి ప్రొటియోం అంటారు. దీని కంప్యూటర్ విశ్లేషణను ప్రొటియోమిక్స్ అంటారు. డ్రగ్ డిజైనింగ్‌లో ఇది కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.

మూలకణాల చికిత్స
ప్రస్తుత కాలంలో మూలకణాల ఆధారంగా చికిత్స బహుళ ప్రాచుర్యంలోకి వచ్చింది. వివిధ రకాల కణాల్లోకి మారే సామర్థ్యమున్న పూర్వకణాలను మూలకణాలంటారు. సాధారణంగా మూలకణాలు రెండు రకాలు. అవి.. పిండస్థ మూలకణాలు, ప్రౌఢమూల కణాలు. బ్లాస్టోసిస్ట్ అనే పూర్వ పిండదశలోని లోపలి కణాలు పిండస్థ మూల కణాలు. ఇవి ప్రౌఢ శరీరంలోని 250 భిన్న రకాల కణాల్లోకి మారగల ప్లూరీ పొటెన్సీ సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. ప్రౌఢ మానవుడి శరీరంలోని మూలకణాలను ప్రౌఢ మూలకణాలంటారు. ఇవి కొన్ని రకాల కణాల్లోకి మారే మల్టిపొటెన్సీ సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. టైప్-1 డయాబెటిస్, అల్జీమర్‌‌స, పార్కిన్‌సన్, కొన్ని రకాల క్యాన్సర్లు, థలసేమియా లాంటి వ్యాధుల చికిత్సలో మూలకణాలను ఉపయోగించవచ్చు. శిశువు జన్మించినప్పుడు, బొడ్డుతాడు రక్తాన్ని భద్రపరిచి భవిష్యత్తులో ఉపయోగించుకోగల కార్డ్ బ్లడ్ బ్యాంకింగ్ విధానం నేడు భారత్‌లో వాడుకలోకి వచ్చింది.  గుండెపోటు, బట్టతల, క్రాన్‌వ్యాధి, మస్క్యులార్ డిస్ట్రోఫి లాంటి సమస్యల పరిష్కారంలో కూడా మూలకణాల పరిశోధన ఊపందుకుంది.