اهميت بيوتکنولوژي دريايي

دريا بستر بسيار مناسبي جهت تحقيق و توسعه است؛ اما تاکنون همة پتانسيل آن شناخته نشده است. در حقيقت، بخش اعظمي از موجودات دريايي (به خصوص ميکروارگانيزم هاي اوليه) هنوز ناشناخته باقي مانده اند که به تدريج در حال شناسايي هستند. حتي در مورد موجودات زندة شناخته شده نيز دانش کافي جهت مديريت کارا و بهره برداري بهينه از آنها وجود ندارد. اين همه، اهيمت بيوتکنولوژي دريايي را روشن مي سازند.

توجه به موجودات زنده دريايي به دو دليل مهم است:

?) موجودات زنده دريايي، بخش اعظمي از ذخاير زيستي کره زمين را تشکيل مي دهند. از آنجاکه حيات از درياها و اقيانوس ها سرچشمه گرفته است، لذا بخش اعظمي از موجودات نخستين و منحصر به فرد در درياها زندگي مي کنند. بنابراين، درياها منبع عظيم ذخاير ژنتيکي به شمار مي روند.

?) اغلب موجودات دريايي، ساختارها، مسيرهاي متابوليکي، سيستم هاي تکثير (توليد مثل) و مکانيزم هاي احساسي و دفاعي منحصر به فردي دارند که بشر مي تواند از آنها استفاده نمايد. علت بروز اين ويژگي هاي منحصر به فرد، زندگي در طيف وسيعي از شرايط محيطي است (از آب هاي سرد قطبي که دماي آنها تا ?? سانتي گراد مي رسد، تا اعماق اقيانوس ها که ميزان فشار در آنجا بسيار زياد است(.

تنوع بيولوژيکي و انواع مختلف مواد شيميايي موجود در درياها، از زمان هاي گذشته تاکنون منبع توليد ترکيبات شيميايي صنعتي مختلفي بوده اند که از آن جمله مي توان مواد دارويي، مواد آرايشي، افزودني هاي غذايي، کاوشگرهاي مولکولي، آنزيم ها، مواد شيميايي خاص و مواد شيميايي مورد استفاده در کشاورزي را نام برد. تاکنون هزاران فرآورده با استفاده از منابع دريايي توليد شده اند که فقط به بخش کوچکي از تنوع بيولوژيکي و شيميايي درياها مربوط مي شوند. برخي از اين فرآورده ها هم اکنون وارد بازار مصرف شده اند و بازاري چند ميليارد دلاري را به خود اختصاص داده اند.
عوايد حاصل از بيوتکنولوژي دريايي

بيوتکنولوژي دريايي يکي از حوزه هاي در حال رشد است که با کمک آن، از موجوداتي مانند ماهي، جلبک و يا باکتري ها به طور مستقيم و غيرمستقيم استفاده مي شود. مهمترين فوايد بيوتکنولوژي دريايي به شرح زير است:

?) توليد فرآورده هاي جديد و اصلاح شده

?) فراهم آوردن تکنيک هاي جديد جهت رديابي، ارزيابي، ذخيره، حفاظت و مديريت اکوسيستم هاي دريايي

?) شيلات و پرورش آبزيان (Aquaculture) به صورت پايدار و مطمئن

در ذيل هر يک از اين موارد با تفصيل مورد بررسي مي گيرند:

?) توليد فرآورده هاي جديد و اصلاح شده

با توجه به پتانسيل بالاي موجود در دريا و تنوع موجودات آبزي، تاکنون محصولات فراواني از آنها استحصال شده است. مانند مواد دارويي، آنزيم ها، مواد مولکولي بيولوژيک، کيت هاي تشخيصي، آفت کش هاي زيستي، توليد بيوماس جهت توليد انرژي و غيره.اکثر اين فرآورده ها، مانند ترکيبات هالوژنه (ترکيبات برم ويد) هستند و نمي توان مشابه آن را از موجودات خشکي زي به دست آورد. علاوه بر اين، ميکروارگانيزم هاي دريايي، منبع غني از ژن هاي جديدي هستند که مي توان از آنها براي توليد داروها و فرآورده هاي بيولوژيک جديد و دسترسي به اهداف ديگر مانند مانيتورينگ استفاده کرد. در ذيل، برخي از اين فرآورده ها مورد بررسي قرار گرفته اند:

? ?) مواد دارويي و آرايشي

برخي از مواد دارويي و آرايشي که از موجودات دريايي همچون باکتري ها، بي مهرگان و جلبک ها استخراج مي شوند عبارتند از: داروهاي ضدحساسيت (سودوپتروسين ها، تاپسنتين ها، سايتونمين، مانوآليد)، داروهاي ضدسرطان (برايوستانين ها، ديسکودرمولايد، اليوتروبين و سارکوديکتين)، آنتي بيوتيک ها (مارينون) و ملانين ها که طيفي از رنگ ها هستند که در ساخت صفحات خورشيدي و لنزهاي چشمي به کار مي روند.علاوه بر اين ، فرآورده هاي ديگري نيز از موجودات دريايي به دست مي آيند: مثلاً قارچ کش ها و آنتي بيوتيک هايي که به مرور در بدن آزاد مي شوند؛ افزودني هاي غذايي مانند پپتيدهاي آنتي اکسيدان که از ماهيچه ميگو جداسازي شده اند؛ پيش مادة اسيدآمينه ميکوسپورين (MAA) و دزوکسي گادوسول که از جلبک هاي دريايي استخراج مي شوند. از اين مواد به عنوان افزودني هاي غذايي و همچنين براي ساخت مواد آرايشي استفاده مي شود. همچنين، از نوعي خرچنگ (Horseshoe Crab)، ماده اي را استخراج کرده اند که با ليپوپلي ساکاريدهاي (LPS) باکتري هاي گرم منفي، واکنش مي دهد و مي تواند در تشخيص عفونت هاي اوليه در انسان و به عنوان ردياب LPS (پيروژن ها)، در فرآورده هاي بيوتکنولوژيک عمل کند.

? ?) مواد مرکب، پليمرهاي زيستي و آنزيم هاي صنعتي

اغلب اين مواد از جلبک ها و باکتري هاي دريايي استخراج مي شوند که به تفکيک مورد بررسي قرار مي گيرند:

? ? ?) جلبک ها

بيش از دو هزار سال است که از جلبک هاي دريايي، هم به عنوان غذاي جانبي بشر و هم در پزشکي، استفاده مي شود. اين جلبک ها که در اعماق درياها (تا عمق ??? متري) رشد مي کنند، به ?? گروه و ?? کلاس مختلف طبقه بندي مي شوند.جلبک ها از رنگدانه هاي فتوسنتزي مختلفي استفاده مي کنند که بر اين اساس، به سه گروه قهوه اي، سبز و قرمز تقسيم مي شوند. البته جلبک هاي سبز آبي نيز وجود دارند که در حال حاضر تحت عنوان باکتري هاي سبز آبي شناخته مي شوند و در واقع مرز بين جلبک و باکتري به شمار مي روند. تنوع بيولوژيکي موجود در جلبک ها، امکان توليد طيف وسيعي از فرآورد ه هاي بيولوژيک را فراهم مي آورد که برخي از آنها در حال حاضر در مقياس وسيع توليد مي شوند. به عنوان مثال، پلي ساکاريدهاي حاصل از جلبک هاي قرمز (کاراجينن ها و آگارها) و جلبک هاي قهوه اي (الجين ها)، در حال حاضر به عنوان عوامل ژلي کننده و قوام دهنده در صنايع غذايي، در تهيه لوازم آرايشي و حتي مصالح ساختماني مورد استفاده قرار مي گيرند. مثال هاي زير مواردي از کاربرد جلبک ها را نشان مي دهد.

الف) استفاده از جلبک هاي دريايي به عنوان غذاي جايگزين در آبزي پروري براي تغذية توتياي دريايي، آبالون (نوعي صدف دريايي) و ماهي: اين جلبک ها حاوي کمي پروتئين، تمامي اسيد آمينه ضروري، ويتامين ها، مواد معدني، اسيدهاي چرب غيراشباع با چند پيوند دوگانه (PUFAs) مانند آراشيدونيک اسيد(AA)، ايکوساپنتئنويک اسيد (EPA) و دوکوسوهگزائينويک اسيد(DHA) هستند و به عنوان غذاي مکمل در رژيم غذايي در آبزي پروري مورد استفاده قرار مي گيرند.

ب) مصارف انساني: به دليل غني بودن جلبک ها از مواد معدني و ويتامين ها، اين موجودات قرن ها به عنوان غذايي سالم در رژيم غذايي انسان و يا براي مصارف دارويي مورد استفاده قرار گرفته اند. براي مثال، در دهة گذشته مشخص شد که ترکيباتي همچون لامينارين (Laminarin) و فوکوايدان ها (Fucoidan) مي توانند به عنوان داروي ضد تومور، محافظ بدن در برابر تشعشعات خطرناک، کاهش سطح کلسترول خون، کمک به بهبود زخم ها، ضد حساسيت، تعديل کننده سيستم ايمني، افزايش مقاومت در برابر باکتري ها و ويروس ها و عفونت هاي پارازيتي (مثلاً جلوگيري از عفونت هاي پس از جراحي) و جلوگيري از عفونت هاي فرصت طلب در افراد مبتلا به ايدز عمل نمايند. همچنين، متابوليت هاي ثانويه استخراج شده از جلبک ها (مانند ترکيبات هالوژنه)، مواد اميدبخشي جهت مبارزه با باکتري ها و ويروس ها هستند.

از موارد کاربرد مواد استخراج شده از جلبک ها مي توان به عصاره هاي برگرفته از برخي جلبک هاي قرمز اشاره کرد که در درمان عوارض ناشي از جايگزيني استخوان و کاهش cellulite (تشکيل غده چربي در زير پوست که از رشد تعداد زيادي سلول چربي بوجود مي آيد و به شکل يک پنير مشبک است و باعث جدا شدن پوست از لايه هاي زيرين مي شود) به کار مي روند.همچنين محققان ژاپني، روش هاي خاصي را براي تغيير يک جلبک دريايي به منظور توليد مقادير بيشتر آنزيم سوپراکسيد ديسموتاز ابداع کرده اند. اين آنزيم کاربرد زيادي در پزشکي، توليد مواد آرايشي و غذايي دارد.

ج) مصارف صنعتي: هالوپرواکسيدازها از ترکيبات مهمي هستند که از جلبک هاي دريايي به دست مي آيند و واکنش هالوژنه شدن متابوليت ها را کاتاليز مي کنند. از آنجايي که هالوژنه شدن، فرآيند مهمي در صنايع شيميايي محسوب مي شود، اين ترکيبات، فرآورده هاي با ارزشي به شمار مي آيند.

ساير مصارف بيوتکنولوژيک جلبک هاي دريايي عبارتند از: صنايع غذايي، پزشکي و بهداشت، داروسازي، بهداشت دندان، سيستم هاي درک، سنسورهاي زيستي، بيوانرژي و پاکسازي زيستي.

? ? ?) باکتري ها

علاوه بر جلبک ها، باکتري هاي دريايي نيز منبع با ارزشي براي توليد مواد شيميايي و آنزيم هاي مختلف محسوب مي شوند. از جمله فرآورده هاي حاصل از اين باکتري ها، آنزيم هاي صنعتي هستند. آنزيم هايي که از اين باکتري ها، به دست مي آيند، به دليل دارا بودن خصوصيات ويژه بسيار مهم و با ارزش هستند. به عنوان مثال، برخي از اين آنزيم ها در برابر غلظت بالاي نمک مقاوم هستند و مي توانند در فرآيندهاي صنعتي خاصي مورد استفاده قرار گيرند. پروتئازهاي خاصي از اين باکتري ها استحصال مي شوند که در شوينده ها و پاک کننده هاي صنعتي و غيره کاربرد دارند. از جمله باکتري هاي توليدکننده اين پروتئازهاي خارج سلولي، مي توان به گونه هاي جنس Vibrio اشاره کرد؛ به عنوان نمونه، ويبريو آلژينوليتيکوس (Vibrio alginolyticus) شش پروتئاز توليد مي کند که يکي از آن ها با نام اگزوپروتئاز سرين آلکالين نسبت به شوينده ها مقاوم است. همچنين اين باکتري دريايي، آنزيم کلاژناز نيز توليد مي کند که مصارف صنعتي و تجاري مختلفي دارد که از آن جمله مي توان به جداسازي سلول ها از يکديگر، در مطالعات کشت بافت اشاره کرد. گروه ديگري از ميکروارگانيزم هاي دريايي خاص که از آنها در جهت توليد آنزيم هاي خاص استفاده شده است، آرکئو باکتري هاي هايپرترموفيليک (باکتري هاي باستاني) هستند. اين باکتري ها مي توانند در درجه حرارت هاي بيش از ??? درجه سانتيگراد رشد کنند، بنابراين بايد داراي سيستم هاي آنزيمي خاصي باشند که در اين درجه حرارت بالا، فعال باقي بمانند. محيط زندگي اين باکتري ها، چشمه هاي آب گرم، دستگاه گوارش حيوانات، لوله هاي هيدروترمال، محيط هاي شور مانند درياچه هاي نمک و غيره است. برخي از فرآورده هاي آنزيمي استخراج شده از باکتري هاي مقاوم به درجه حرارت که در حال حاضر نيز به صورت تجاري درآمده اند، عبارتند از: پليمرهاي مقاوم به گرما، ليگازها و آندونوکلئازهاي برشي.اولين محصول آنزيمي حاصل از آرکئو باکتري ها، DNA پليمراز مقاوم به حرارت بود که از باکتري Thermus aquaticus و از چشمه هاي آب گرم پارک ملي Yellow Stone در آمريکا استخراج شد. اين آنزيم، نقشي اصلي را در واکنش زنجيره اي پليمراز (PCR) بازي مي کند. اين DNA پليمراز، در سال ???? از سوي مجله ساينس (Science) به عنوان مولکول سال، انتخاب گرديد.

? ?) مواد مولکولي بيولوژيک

تحقيقات جديد نشان داده اند که فرآيندهاي بيوشيميايي دريايي مي توانند جهت توليد مواد زيستي جديد مورد استفاده قرار گيرند. براي مثال، شرکتي در شيکاگو، گروه خاصي از پليمرهايي را که به طور طبيعي قابل تجزيه هستند و مشکلات زيست محيطي کمتري به همراه دارند، به بازار عرضه کرده است. اين مواد در ماتريس هاي آلي پوسته نرم تنان (حلزون) يافت مي شوند.همچنين مواد زيستي دريايي جهت رفع گنديدگي هاي زيستي که مسئله اي بغرنج و پرهزينه است، به کار مي روند؛ تشکيل کلوني هاي باکتريايي و ميکروبي همراه با لارو بي مهرگان و اسپور جلبک ها بر سطوح، منجر به تشکيل يک لاية لجني سخت مي شود که اغلب باعث اختلال در خطوط لوله انتقال، خوردگي سطوح فلزات و غيره مي شوند و براي رفع آن نياز به صرف هزينه زيادي است. از مواد زيستي دريايي براي زدودن اين لايه مي توان استفاده کرد.

همچنين مکانيزم هاي مورد استفاده توسط دياتومه هاي دريايي، کوکوليتوفوريدها، نرم تنان و ديگر بي مهرگان دريايي، جهت ايجاد ساختارهاي معدني پيچيده در مقياس نانو، مورد توجه قرار گرفته اند. لازم به ذکر است که ساختارهاي نانو، داراي خصوصيات ويژه اي نسبت به ساختارهاي بزرگتر هستند. نتايج تحقيقات در زمينة ساخت و طراحي بيوسراميک هايي که با درک مکانيزم هاي بکاررفته توسط موجودات فوق، حاصل شده است، اميدهاي زيادي را در زمينة ساخت اجزاي کاشتني در پزشکي، اجزاي حرکتي خودکار، وسايل الکترونيکي، پوشش هاي حفاظتي و ديگر فرآورده هاي نوين به وجود آورده است.

? ?) ردياب هاي زيستي

موجودات دريايي، مدل هاي مناسبي را جهت توسعة حسگرهاي زيستي، رديا ب هاي زيستي، کيت هاي تشخيص طبي، آبزي پروري و رديابي محيطي به وجود آورده اند. نوعي از اين حسگرهاي زيستي، آنزيم هاي درگير در بيولومينسانس هستند. ژن هاي lux که کدکنندة اين آنزيم ها هستند، از باکتري هاي دريايي همچون ويبريو فيشري (Vibiro fischeri ) جدا شده و به طيفي از گياهان و باکتري هاي ديگر انتقال داده شده اند. ژن هاي lux در يک توالي ژني يا اپرون درج مي شوند و تنها زماني عمل مي کنند که در يک شرايط محيطي تعريف شده قرار گيرند. مثلاً اگر اين ژن در اپرون درگير در تجزية تولوئن درج شود، هنگامي که اين باکتري هاي مهندسي شده، در محيط حاوي تولوئن قرار مي گيرند، به صورت زرد سبز (Yellow Green) ديده مي شوند و اين بدان مفهوم است که باکتري، در حال تجزيه کردن تولوئن است. از اين خاصيت مي توان جهت رديابي اين مواد استفاده کرد.نوع ديگري از ردياب هاي زيستي که اميد زيادي را در محققين به وجود آورده است، ژن کاوشگر است که مي تواند جهت شناسايي موجودات مفيد و يا مضر به کار رود. به عنوان مثال، براي شناسايي پاتوژن هاي انساني موجود در غذاهاي دريايي، آب هاي بازيافت شده، شناسايي پاتوژن هاي ماهي درسيستم هاي آبزي پروري، تشخيص ميکروارگانيزم هايي که قادر به تغيير مواد شيميايي به شکل مناسبي هستند (تجزيه مواد شيميايي سمي، آسيميلاسيون CO? ، احياء فلزات)، رديابي گروه هاي خاصي از ماهي در زمان مهاجرت از مکاني به مکان ديگر و مطالعات ديگر، از ژن هاي کاوشگر استفاده مي شود. از جمله ژن هاي کاوشگر، ژن GFP (نوعي پروتئين فلوروسنس) است که براي اولين بار در چتر دريايي (Aequorea Victoria) شناسايي شد. در حال حاضر، اين ژن به طور گسترده و به عنوان يک مولکول فلوروسنت حساس (TAG)، جهت شناسايي و تعيين محل پروتئين هاي خاص در يک سلول، در دسته اي از سلول ها و در يک بافت خاص براي بررسي بيان ژن در سيستم هاي مختلف به کار مي رود.

? ?) آفت کش هاي زيستي

فرآورده هاي طبيعي دريايي، پتانسيل جايگزيني با آفت کش هاي شيميايي و ديگر نهاده هاي مورد استفاده در کشاورزي را دارند. Padad TM نمونه اي از آفت کش هاي زيستي دريايي است که از سم يک کرم که به عنوان طعمه در ماهي گيري استفاده مي شود، ساخته شده است. بررسي ها نشان داده اين آفت کش طبيعي در مبارزه با لارو ساقه خوار برنج، پروانه برگخوار مرکبات و چند آفت ديگر، به خوبي مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. اخيراً نيز محققين در مونتانا، ترکيبات جديدي را از ميکروارگانيزم هاي همزيست با جلبک ها و اسفنج هاي دريايي جداسازي کرده اند. اين ترکيبات محرک رشد هستند؛ جوانه زني را تحريک مي کنند و باعث افزايش طول ريشه و کلئوپتيل در گياهان مي شوند. گونه هايي از اسفنج ها، ترپن ها را توليد مي کنند که از ترکيبات آروماتيک مورد استفاده در حلال ها و عطرها محسوب مي شوند. عصاره هاي برگرفته از همين اسفنج ها، داراي خاصيت حشره کشي برعليه دو گونه حشره هستند.

? ?) توليد انرژي با استفاده از بيوماس دريايي

تقريباً ??درصد از کل انرژي اوليه يا فتوسنتز، در درياها ايجاد مي شود. در اين فرآيند، موجودات فتوسنتزکننده (فيتوپلانکتون ها، جلبک ها و گياهان دريايي) دي اکسيدکربن را جذب و با استفاده از انرژي نوراني خورشيد به کربن آلي (قندهاي اوليه) و اکسيژن تبديل مي کنند. ميزان دي اکسيدکربن اقيانوس ها ?? برابر ميزان دي اکسيدکربن موجود در اتمسفر است و برآورد شده که سالانه حدود ?? گيگاتن کربن به بيوماس دريايي تبديل مي شود. اما تاکنون از اين منبع عظيم سوخت به صورت تجاري براي تأمين انرژي، استفاده نشده است. علت اصلي اين موضوع، مقرون به صرفه نبودن آن در مقايسه با ساير فرآورده هاي خشکي است. البته مي توان با بهره گيري از روش هاي مبتني بر بيوتکنولوژي، نسبت به توليد بيشتر بيوماس و همچنين استفاده ارزان تر از آن اقدام نمود. اين عمل مي تواند از طرق زير صورت گيرد:

تغيير ساختار مولکولي آنزيم Rubisco )اين آنزيم در تثبيت CO? و تبديل آن به قندها نقش مهمي دارد(

اصلاح ترکيب شيميايي بيوماس به منظور بهره برداري بهتر و استفاده از بيوماس جهت کاربردهاي نوين. به عنوان مثال، مهندسي ميکروجلبک هاي دريايي جهت توليد ليپيد بيشتر، با هدف فراهم آوردن منبعي از سوخت هاي جايگزين که از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه تر از منابع سنتي باشد.

تبديل بيوماس به اتانول و ديگر اشکال جايگزين انرژي و استوک هاي غذايي شيميايي

?) رديابي، ارزيابي، ذخيره، حفاظت و مديريت اکوسيستم هاي دريايي

يکي از مهمترين کارها در زمينة ثبت تنوع ميکروبي موجود، ارزيابي دقيق گونه اي و بررسي تغييرپذيري موجودات حاضر در هر محيط ويژه است. برآوردها نشان مي دهد که کمتر از يک دهم درصد از ميکروارگانيزم هاي دريايي را مي توان از طريق روش هاي استاندارد تکنيک کشت بافت، بازيافت کرد. اين مهم (بازيافت ميکروارگانيزم هاي دريايي) مي تواند با به کارگيري آناليزهاي فيلوژنتيکي مولکولي تقويت شود. ژن هاي نشانگر را مي توان با استفاده از ابزارهاي مولکولي، از جمعيت هاي ميکروبي جداسازي کرد و از آنها براي شناسايي سويه هاي مختلف بهره برد.پاکسازي زيستي (Bioremediation) با استفاده از ميکروب ها، اميد زيادي را براي حل مسايل مرتبط با آلودگي محيط هاي دريايي و همچنين آبزي پروري به وجود آورده است. از جمله اين آلودگي ها، وجود لکه هاي نفتي در بندرها و خطوط کشتي راني و سکوهاي نفتي است. تاکنون تعداد زيادي از ميکروارگانيزم هاي دريايي شناسايي شده اند که مي توانند در پاکسازي زيستي مورد استفاده قرار گيرند.ميکروارگانيزم هاي دريايي علاوه بر استفاده در پاکسازي زيستي، اغلب مواد مفيدي را توليد مي کنند که با محيط زيست سازگار هستند. پليمرهاي زيستي و سورفاکتانت هاي زيستي غيرسمي که در مديريت و تصفية زباله ها و فاضلاب ها از آنها استفاده مي شود، نمونه هايي از اين مواد هستند. از اين ميکروب ها در حذف تعفن ناشي از فاضلاب ها نيز استفاده مي شود. شناخت بيشتر از برهم کنش ميکروب هاي دريايي با فلزات سنگين و يا Radionuclide مي تواند به افزايش استفاده از آنها در جذب زيستي (Biosorption)، رسوب دهي زيستي (Bioprecipitation)، کريستاله سازي زيستي (Biocrystalisation) و حل مسايل و مشکلات آب هاي آلوده منجر شود. فرآيندهايي چون فرآوري زيستي (Bioproccessing) نيز از ديگر موارد بهره گيري از ميکروارگانيزم هاي دريايي است؛ زمينة نوظهور مهندسي فرآوري زيستي، در واقع استفاده از بيوتکنولوژي در صنعت است که براي توليد فرآورده هايي همچون مواد دارويي و عوامل فعال زيستي به کار مي رود. مهندسي فرآوري زيستي نيازمند درک کامل از سيستم بيولوژيکي موجود زندة مورد استفاده (مثلاً يک موجود دريايي)، جداسازي و تخليص يک فرآورده و تبديل آن به يک شکل پايدار، مؤثر و مناسب است. در اين زمينه، برخي از باکتري ها و قارچ هاي دريايي، پتانسيل ويژه اي براي توليد مواد شيميايي نامعمول اما مفيد دارند که نمي توان آنها را در موجودات خشکي زي يافت.

?) شيلات و پروش آبزيان به صورت پايدار و مطمئن

استفاده از منابع شيلاتي به صورت مطمئن و پايدار، يکي از ملزومات صيد ماهي از درياها است. صيد بي رويه باعث صدمه يافتن اکوسيستم هاي دريايي شده و حتي به از بين رفتن برخي گونه ها مي انجامد به همين دليل و با افزايش رشد جمعيت و نياز به منابع دريايي، رويکرد به آبزي پروري نيز فزوني يافته است. از طرفي چون در اين سيستم ها از گونه هاي خاصي از ماهي استفاده مي شود، اين افزايش مصنوعي يک نوع جمعيت، نتايج منفي نيز به دنبال دارد و تعادل اکوسيستم را برهم مي زند. براي اجتناب از اين مشکلات، به کارگيري تکنيک هاي مولکولي و تحقيق بيشتر در خصوص ايجاد و حفاظت از منابع ژنتيکي، مي تواند راه گشا و مفيد باشد. نظر به اينکه آبزي پروري مي تواند غذايي با کيفيت بالا و در فرمي پايدار در اختيار انسان قرار دهد، لذا بايد زمينه هاي خاص را در اکوواکالچر مدنظر قرار داد که عبارتند از: تثبيت تنوع گونه ها، تغذيه بهينه، بهداشت و سلامت جمعيت هاي کشت شده، مقاومت به بيماري ها و کاهش اثرات سوء محيطي.تکنيک هاي مؤثري در اين زمينه ها ايجاد شده اند که عبارتند از: انتخاب به کمک مارکر، برنامه هاي انتخاب فاميلي و توده اي، شناسايي مارکرهاي مولکولي جديد به منظور استفاده در آناليزهاي والدي و شجره اي، استفاده از تريپلوئيدها در ازدياد نسل و تجديد نسل و استفاده از ميکروارگانيزم هاي دريايي همچون پروبيوتيک ها در اکوواکالچر که باعث حفظ سلامت و افزايش توليد ماهي مي شوند. بهره گيري از تکنيک هاي بيولوژي مولکولي همراه با روش هاي سنتي اصلاح، مي تواند باعث بهترشدن فرآيند بازيافت موجودات دريايي شود.استفاده از روش هاي بيوتکنولوژي، اميدهاي زيادي را براي توليدکنندگان و مصرف کنندگان فرآورده هاي حاصل از اکوواکالچر به وجود آورده است. تکنولوژي مهندسي ژنتيک و توليد موجودات دريايي اصلاح شدة ژنتيکي (GMO) با دارا بودن ويژگي هاي مفيدي همچون رشد سريع، مقاومت در برابر پاتوژن و مقاومت در برابر درجه حرارت پايين، مي تواند بازده قابل ملاحظه اي را در آبزي پروري نصيب سرمايه گذاران اين صنعت کند. استفاده از موجودات مهندسي شده برتر، کارايي توليد را به واسطة افزايش ميزان رشد، ضريب تبديل مواد غذايي، مقاومت به بيماري و کيفيت و ترکيب فرآورده ها بهبود مي بخشد. استفاده از بيوتکنولوژي در آبزي پروري، مي تواند ما را در حفظ گونه هاي وحشي و منابع ژنتيکي و فراهم آوردن مدل ها و روش هاي بي نظير، جهت تحقيقات بيومديکال، ياري بخشد.علاوه بر موارد فوق، کشت همزمان چند گونه و ايجاد يک سيستم ادغامي که در آن مواد زايد حاصل از يک گونه مي تواند غذاي گونة ديگر را فراهم آورد، فيلتراسيون آب، جداسازي مواد آلي و توليد موازي ديگر فرآورده هاي مفيد همچون دوکفه اي ها، جلبک هاي دريايي و فيتوپلانکتون هاي غني از پروتئين نيز مي تواند افزايش توليد و راندمان آبزي پروري را به دنبال داشته باشد.مباحثي که در آبزي پروري مطرح مي شود عبارتند از:

? ?) تکثير زياد و نمو سريع

بيوتکنولوژي مي تواند جهت تکثير زياد و نمو سريع موجوداتي که در آبزي پروري مورد استفاده قرار مي گيرند، به کار رود. از جمله منافع حاصل از به کارگيري بيوتکنولوژي در آبزي پروري مي توان به توليد گامت ها و تخم هاي گونه هاي با ارزش اقتصادي در تمام طول سال و ايجاد بازارهاي جديد براي بچه ماهي هاي اصلاح شده ژنتيکي، اشاره کرد. همچنين، بيوتکنولوژي ابزارهايي را به منظور بهبود تکثير و بقاي گونه هاي در معرض خطر فراهم مي آورد که در نتيجه مي توان به حفاظت تنوع حيات روي کره زمين کمک کرد.

? ?) بهبود سطح بهداشت و سلامتي

بيوتکنولوژي راهکارهاي خاصي را جهت افزايش سلامت و بهداشت موجودات مورد استفاده در آبزي پروري ارايه مي دهد؛ بيماري هاي مختلفي در کشت ماهي ها و نرم تنان صدف دار وجود دارند که درنتيجة اين بيماري ها، هر ساله ميليون ها دلار به صنعت شيلات و آبزي پروري خسارت وارد مي شود. در اين زمينه، بيوتکنولوژي ضمن افزايش بقا، رشد و بهداشت اين موجودات، مي تواند انتقال اين بيماري ها را بين استوک هاي وحشي و اهلي کاهش دهد. ابزارهاي مولکولي مي توانند شناخت ما را راجع به ايمني، مقاومت و حساسيت ميزبان به بيماري ها و پاتوژن هاي مربوطه افزايش دهند. اين روند از طريق اطلاعات پيشرفته حاصل از چرخه هاي حياتي و مکانيزم هاي بيماري زايي، مقاومت به آنتي بيوتيک و انتقال بيماري صورت مي گيرد. فرآورده هاي بالقوه حاصل از اين تحقيقات، شامل تکنيک هاي ژن درماني، استوک هاي عاري از پاتوژن، عوامل مؤثر پيشگيري و ايمني مانند تعديل کننده هاي ايمني، آنتي ژن ها و واکسن ها، عوامل دارويي مؤثر و ايمن و غيره هستند.

? ?) افزايش ارزش و کيفيت محصولات

بيوتکنولوژي مي تواند جهت ارزيابي و افزايش ايمني، تازگي، رنگ، طعم، مزه، خصوصيات تغذيه اي و افزايش مدت زمان مصرف فرآورده هاي غذايي حاصل از آبزي پروري مورد استفاده قرار گيرد.علاوه بر اين، تکنولوژي هاي حاضر مي توانند جهت تشخيص و ارزيابي سموم و آلودگي ها و بررسي ميزان بقاي آنها در غذاهاي دريايي و کاهش يا حذف آنها به کار روند. همچنين مي توان از بيوتکنولوژي در بهبود فرآوري غذاهاي دريايي استفاده کرد.

? ?) حفاظت از منابع ژنتيکي

حفاظت و غني سازي تنوع زيستي در سيستم هاي طبيعي، يکي از اولويت هاي کشورهاي مختلف است. بيوتکنولوژي با دو روش مي تواند جهت حفاظت از منابع ژنتيکي گونه هاي آبي مورد استفاده قرار گيرد: اولاً از ابزارهاي بيوتکنولوژي مي توان در شناسايي و تشخيص ژرم پلاسم دريايي از جمله گونه هاي در معرض انقراض استفاده کرد. ثانياً بيوتکنولوژي مي تواند فهم ما را راجع به اساس مولکولي تنظيم و بيان ژن و به همان اندازه تعيين جنسيت موجودات دريايي افزايش دهد و بنابراين باعث بهبود و توسعة روش هاي شناسايي گونه ها، استوک ها و جمعيت ها شود. به عنوان نمونه، راهکارهايي را همچون انتخاب به کمک نشانگر، تکنيک هاي دقيق و مؤثر انتقال ژن و تکنولوژي هاي پيشرفته جهت حفاظت از گامت ها و جنين ها در سرما مي توان نام برد.

? ?) ايجاد مدل هاي بيومديکال برتر

هدف از آبزي پروري فقط توليد غذا نيست. با توجه به اينکه موجودات دريايي با شرايط سخت موجود در دريا سازگار شده اند، مدل هاي مناسبي جهت تحقيقات بيوتکنولوژي و فرآيندهاي آن به شمار مي روند. تحقيق در مورد جنبه هاي نموي، سلولي و مولکولي موجودات دريايي به عنوان سيستم هاي مدل، مي تواند ديدگاه ما را راجع به مکانيزم هاي ايجاد بيماري در انسان بهبود بخشد.

?) کاربرد ژنتيک مولکولي در شيلات

موارد زير نمونه هايي از کاربردهاي ژنتيک مولکولي در شيلات همراه با مثال هاي عملي آن را بيان مي کنند:

? ?) شناسايي جمعيت ها تحت واحدهاي مديريتي: به عنوان مثال، شناسايي ماهي آزاد اقيانوس آرام و اطلس، قزل آلاي قهوه اي در اروپا، ماهي سرخ در اطلس شمالي

? ?) آناليز استوک هاي مخلوط: به عنوان مثال تفکيک ماهي روغن (کادمرو) در خليج سنت لورنس و ماهي آزاد بالتيک

? ?) برهم کنش بين جمعيت هاي پرورشي رها شده و وحشي: به عنوان مثال، شناسايي برهم کنش ماهي هاي آزاد اقيانوس اطلس که به صورت وحشي وجود داشتند با آن دسته از ماهي هاي آزادي که به صورت مصنوعي رها شده بودند.

? ?) تخمين کارايي استوک سازي با استفاده از آناليز والدي شجره اي