生物技術在我們日常生活中的七大應用

2020-12-04 張老家的貓

生物技術也從理論照進現實。在這裡我們將提供一些現實世界的例子,說明生物技術如何幫助我們改造世界,下面讓我們一起感受生物技術的魅力吧!

農業

遺傳修飾:它是使用生物技術科學的最古老的形式,它在今天仍然很重要。人類不可能永遠停止發展農業生物技術,而人口不斷增加,我們需要提高產量。產量可能是人口過剩問題的答案,以避免侵入更多的處女地,例如熱帶雨林,並為其他地區的潛在住房爭奪寶貴的空間。我們一直致力於通過選擇性雜交育種來提高產量,抗蟲性,抗寒性和安全性。但基因改造已被證明是應對未來食物需求的重要技術。重複的測試和研究表明,儘管對道德和潛在的過敏原有一些小問題,但它是安全的。

水培:當我們想要殖民其他世界時我們將需要養活更多的人並餵養他們目前無法維持生命的世界,因為它土壤缺乏土壤或土壤中幾乎沒有養分。這不僅意味著植物的遺傳修飾能夠在很少的能量,水或紫外光輸入下產生高產量,而且還意味著在太陽系的一些最惡劣的條件下生長。這也可能意味著一種叫做水培的東西不使用土壤和監測土壤肥力。幾十年來已經進行了許多試驗。水培不僅僅是一種潛在的技術,但在某些領域,它已經是一種重要的生產方法。

生物燃料生產:現代世界面臨的最大挑戰之一是繼續供應燃料。化石燃料是一種有限的資源。這取決於何時,而不是可再生能源生產方法取代石油,天然氣和煤炭。水電,太陽能和風力渦輪機是最常見的,但目前,作物種植並轉化為柴油。

動物科學:具有生物技術資格的人可以從事動物科學研究,解決當今一些最大的問題。雖然畜牧生產和獸醫科學是最明顯的,但動物科學家還檢查動物的有機材料,以創造供人類食用的產品-例如,回火皮革,檢查使用骨粉或動物廢物作為天然殺蟲劑和肥料。隨著研究人員試圖理解為什麼某些動物物種對某些疾病具有遺傳免疫力以及為人類和動物試驗研究這些基因的原因,醫學科學和遺傳學也存在一些重疊。

生物工程

生物工程或生物工程是利用生物學理論解決現實問題的應用科學。這既是對傳統工程實踐的補充,也是對比,在設計結構和工具時使用數學,科學和計算。生物工程通過研究自然界中已有的思想,理論和實踐,可以適應科學。生物工程師的目標是模仿現有的生物系統或對其進行修改以替換,增強或改進當前的工程問題。它匯集了兩個看似不同的科學,以創造必要的重疊。

食品技術是與農業重疊的領域,但生物工程設計並創造了幾種替代食品來源。用於肉類替代食品的合成蛋白質就是一個例子,但近年來研究人員一直專注於生產合成肉類。飼養牲畜作為肉類是土地密集度最高的食品生產方法之一,可能對生態環境不利。它還為最終將素食主義者或純素食者用於動物福利目的的人們製造了道德困境。如果生物工程可以創造出具有肉類所有營養成分的合成肉類並且安全地進行,那麼它可以消除道德和生態問題,同時滿足我們對未來的肉類需求。

仿生(也被稱為的形式仿生學)是在建模自然過程和系統的應用來解決複雜的工程問題。最早也最簡單的一個是人類如何試圖通過複製鳥的拍打翅膀和動作來飛行。這種方法由於對物理學和飛行性質的理解不足而失敗,同時僅關注拍打動作和鳥翼的形狀。然而,除了這個重大失敗之外,仿生學在今天確實有很多成功案例。最近的一個是模仿白蟻丘設計,以創造未來的節能建築。辛巴威的商業辦公大樓和購物中心組合採用高效的內部氣候控制。整個結構建立在與白蟻丘相同的原則上,以調節溫度,使用自然過程使其在夏季保持涼爽,在冬季保持溫暖。值得注意的是,這個綜合體沒有加熱或空調系統。其他例子包括根據蚊子口腔結構重新設計醫用針頭,以便更有效地進行注射和採集血樣,從而減少對靜脈和動脈的損傷。另一個是通過對鯨魚和海豚的海洋生物學研究開發聲納。

製造業

生物技術在滿足消費者社會方面也至關重要。這十年中最大的問題之一是塑料在我們的海洋中積聚。微珠和其他處理過的塑料正大規模傷害野生動植物。2018年被證明是提高塑料危險性的一年。這種類型的材料目前依賴於油作為原料,但它可以通過可生物降解得更安全的材料製成。它已經存在並且我們已經在我們每天使用的一些塑料中使用它。通過模仿生物系統或將生物技術應用於現有技術,生物工程可以是用於一系列可持續材料的環境生產方法的方法之一。科學為我們的雜貨袋開發了由纖維素製成的生態塑料。在某些情況下,這些與石化生產的塑料無法區分。纖維素已被證明特別有用,因為它與傳統塑料不同,它會在短短幾年內降解,並且在焚燒時不會留下任何殘留物。

環境修復

這是生物技術應用於溢油或煤氣洩漏後的清理。在該地區工作的生物技術專家將使用天然或轉基因生物材料來抵消這種災難造成的損害。典型的材料包括細菌,藻類和真菌消耗汙染物質,或新植物物種通過自然土壤浸出吸收它。細菌通常是最優選的,因為它通常會將死亡的生物轉化為有機物質,如營養物質。在每種情況下,引入材料的作用是通過酸和酶或其「食用」材料的副產物將有機或無機材料分解成無害或甚至有益的材料。

生物醫學技術

自啟蒙運動以來,生物技術已經見證了其最大數量的應用通過醫學科學發展和成長。今天,沒有任何醫學應用領域沒有被所謂的「生物醫學技術」所觸及。首先是疾病的檢測和診斷。了解疾病的本質並不總是一門精確的科學。許多醫生依靠經驗和症狀解釋來診斷病情,即使在今天,他們也可以使用所有技術。但生物技術的應用,如基因檢測尋找特定的蛋白質和標記,以了解患者的哪種情況是最近的發展之一。現在我們正在解開大多數疾病的遺傳密碼和生物學標記,這個過程將來可能會更容易。

遺傳學也為許多其他領域提供了信息,例如病毒療法。這是病毒在治療其他疾病中的用途。有三個分支:抗癌溶瘤病毒,用於基因治療的病毒載體和病毒免疫療法。後者類似於傳統疫苗,但不同之處在於它將抗原應用於免疫系統。傳統藥物,疫苗和抗生素的生產在技術上也是生物技術,因為研究人員經常檢查天然物質的遺傳或化學結構並對其進行操作或將其合成用於常規藥物。

生物信息學

生物信息學就是生物技術與信息技術一起作為理論生物學的一種形式。它是一個跨學科和跨學科的領域,試圖開發基於軟體的工具,用於分析生物數據。隨著大數據的出現,它可能會在未來幾年和20世紀20年代經歷鼎盛時期。它匯集了來自信息技術,生物科學,工程和數學等廣泛領域的專家和數據,用於分析和解釋生物信息。實質上,它是生物科學的應用統計和計算過程和建模的一種形式。生物信息學的典型應用包括調查大規模人口趨勢和將個體基因理解為常見疾病的候選者。

生物信息學使研究人員能夠更快,更頻繁地檢查和處理更多信息,具有巨大的處理能力和統計分析,包括適當的數位化繪圖。對此的進一步影響是顯而易見的,不僅用於醫學用途,還用於agritech和基因模擬建模。我們可以識別特定的基因,使作物更加堅硬,更有可能產生更高的產量,並選擇性地培育它們,並預測它們如何與其他基因一起發揮作用。

生物機器人

工程師致力於開發機器人,其應用方法,力學和理論受到生命系統的啟發。從理論上講,它們應該優於傳統的機器人系統。通過研究生物系統的演變,我們可以設計出更好的機器人,假肢和工業自動化。當然,機器人技術最明顯的應用是假肢和危險工作的自動化,以減少人類工作場所的傷害和死亡,但預計在未來十年中許多工作將轉向自動化,現在的潛力是無限的。小型化可以幫助我們進一步檢查疾病遺傳,例如-我們稱之為納米生物技術。有些人甚至在測試中用於檢查兒童發育以識別自閉症和外科手術。就環境應用而言,機器人在自然環境中模仿和適應動物的能力可能在一定程度上了解生態系統並建立環境保護結構。

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