जैव प्रौद्योगिकी, जैसा कि आपने पिछले अध्याय से सीखा होगा, मुख्य रूप से आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों, जैसे कि जीवाणु, कवक, पौधे और जानवरों का उपयोग करके औषधीय दवाओं और जैविक उत्पादों का उद्योगी स्तर पर उत्पादन करने से संबंधित है। जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों में चिकित्सा, निदान, कृषि के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें, प्रस्तुत भोजन, जैव सुधारणा, अपशिष्ट उपचार और ऊर्जा उत्पादन शामिल हैं। जैव प्रौद्योगिकी के तीन महत्वपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र हैं:

(अ) सुधारित जीवाणु या शुद्ध एन्जाइम के रूप में सर्वोत्तम उपकरण प्रदान करना।

(ब) उपकरण के काम करने के लिए अभिकल्पित परिस्थितियों का निर्माण करना और

(ग) प्रोटीन/जैविक यौगिक को शुद्ध करने के लिए अधिष्ठान प्रक्रिया प्रौद्योगिकियाँ।

अब चलिए जानते हैं कि मानव जाति ने जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग कैसे किया है ताकि भोजन उत्पादन और स्वास्थ्य क्षेत्र में मानवीय जीवन की गुणवत्ता में सुधार हो सके।

12.1 कृषि में जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग

चलिए जानते हैं कि भोजन उत्पादन को बढ़ाने के लिए कितने विकल्प सोचे जा सकते हैं:

(अ) कृषि रसायन आधारित कृषि;

(ब) जैविक कृषि; और

(ग) आनुवंशिक रूप से संशोधित फसल आधारित कृषि।

हरित क्रांति ने भोजन आपूर्ति को तीन गुना करने में सफल रही लेकिन फिर भी वृद्धिशील मानव जनसंख्या को आवश्यकतानुसार खिलाने के लिए पर्याप्त नहीं रहा। उत्पादन में वृद्धि के कुछ हिस्से सुधारित फसल के प्रकारों के उपयोग के कारण हुए हैं, लेकिन मुख्य रूप से बेहतर प्रबंधन प्रथाओं और कृषि रसायनों (उर्वरक और कीटनाशक) के उपयोग के कारण हुए हैं। हालाँकि, विकसित विश्व के किसानों के लिए कृषि रसायन अक्सर बहुत महंगे होते हैं, और पारंपरिक पालन-पोषण के उपयोग से मौजूदा प्रकारों में उत्पादन में और वृद्धि करना संभव नहीं है। पारंपरिक पालन-पोषण तकनीकों ने मांग के साथ दौड़ने में असफल रहा और फसल सुधार के लिए पर्याप्त तेजी से और कुशल प्रणालियाँ प्रदान नहीं कीं, इसलिए एक और प्रौद्योगिकी का विकास हुआ जिसे ऊतक संस्थापन कहते हैं। ऊतक संस्थापन का क्या अर्थ है? 1950 के दशक में वैज्ञानिकों ने सीखा कि पूरे पौधे को एक पौधे के किसी भी भाग को दूर ले जाकर एक पात्र में साफ-सफाई परिस्थितियों में विशेष पोषण माध्यम में उगाने पर पुनर्जन्मित किया जा सकता है। इस पूरे पौधे को किसी भी कोशिका/ऊतक से उत्पन्न करने की क्षमता को पूर्ण पोटेंशियस कहा जाता है। आप इसे उच्च कक्षाओं में कैसे करेंगे इस पर सीखेंगे। यह यहाँ बहुत ज़रूरी है कि पोषण माध्यम सेवाक स्रोत जैसे सक्रार और अगस्त और अगस्त, आहार पदार्थ, और अभ्युत्थान नियामक जैसे ऑक्सिन, सायटोकिनिन आदि भी प्रदान करना चाहिए। इन पद्धतियों के अनुप्रयोग से एक बहुत छोटे अवधि में एक बहुत बड़ी संख्या के पौधों का प्रजनन करना संभव है। ऊतक संस्थापन के माध्यम से हजारों पौधों का उत्पादन करने की पद्धति को माइक्रो-प्रोपेगेशन कहा जाता है। इन सभी पौधों में से प्रति पौधे मूल पौधे से आनुवंशिक रूप से समान होंगे, अर्थात् वे सोमाक्लोन होंगे। टमाटर, केला, सेब आदि जैसे कई महत्वपूर्ण भोजनाधारी पौधे इस पद्धति के उपयोग से वाणिज्यिक स्तर पर उत्पादित किए गए हैं। इस प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने और समझौता करने के लिए अपने शिक्षक के साथ ऊतक संस्थापन प्रयोगशाला देखने का प्रयास करें।

इस पद्धति का दूसरा महत्वपूर्ण अनुप्रयोग रोगियों से पौधों में से स्वस्थ पौधों की वसूली है। भले ही पौधे एक वायरस से संक्रामित हो, ऊतक (शीर्ष और अक्सिलरी) वायरस से मुक्त है। इसलिए, ऊतक को दूर ले जाकर इन पर अंतःस्थल में उगाने पर वायरस से मुक्त पौधे प्राप्त किए जा सकते हैं। वैज्ञानिकों ने केले, गن्ना, आलू आदि के ऊतकों का संस्थापन किया है।

वैज्ञानिकों ने पौधों से एकल कोशिकाओं को भी प्राप्त किया है और उनकी कोशिका दीवारों को पोषण करके नंदी प्रोटोप्लाज्ट्स (जो उनकी प्लाज्मा कोशिका के चारों ओर घेरे हुए हैं) को प्राप्त किया है। दो अलग-अलग प्रकार के पौधों से प्राप्त कोशिकाओं के प्रोटोप्लाज्ट्स – जिनमें प्रत्येक के पास एक अच्छी विशेषता है – को एक साथ मिला दिया जा सकता है ताकि संकरी प्रोटोप्लाज्ट्स प्राप्त हो जिन्हें फिर उगाने पर एक नया पौधा बन जाए। इन संकरों को सोमाटिक संकरों कहा जाता है जबकि इस प्रक्रिया को सोमाटिक संकरीकरण कहा जाता है। एक स्थिति की कल्पना करें जब टमाटर के प्रोटोप्लाज्ट को आलू के प्रोटोप्लाज्ट के साथ मिला दिया जाए और फिर उन्हें उगाया जाए – ताकि टमाटर और आलू के विशेषताओं को जोड़ने वाले नए संकरे पौधे बन जाएं। बिल्कुल यही प्राप्त किया गया है – जिसके परिणामस्वरूप पोमाटो का निर्माण हुआ; दुर्भाग्य से यह पौधा इसके वाणिज्यिक उपयोग के लिए सभी इच्छित विशेषताओं के संयोजन से लैस नहीं था।

क्या हमारी आनुवंशिक जानकारी के अनुसार कोई वैकल्पिक मार्ग है जो किसानों को अपने खेतों से अधिकतम उत्पादन प्राप्त करने में मदद कर सके? क्या उर्वरकों और रसायनों के उपयोग को कम करने का कोई तरीका है ताकि उनके पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव कम हो? आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों का उपयोग एक संभावित समाधान है।

जिन पौधों, जीवाणु, कवक और जानवरों के आनुवंशिक नियंत्रण से बदले गए हैं, उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव (GMO) कहा जाता है। आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे कई तरह से उपयोगी रहे हैं। आनुवंशिक संशोधन ने:

(अ) अपरिवर्तनीय तनावों (ठंड, सूखा, नमकीनता, गरमी) के खिलाफ फसलों को अधिक सहनशील बनाया।

(ब) रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता को कम किया (कीटनाशक-प्रतिरोधी फसलें)।

(ग) उपशोषित काल के बाद हानि को कम किया।

(घ) पौधों द्वारा खनिज उपयोग की दक्षता में वृद्धि की (जो मिट्टी की उर्वरता की जल्दी खत्म होने से रोकता है)।

(ङ) भोजन की पोषण मूल्य में वृद्धि की, जैसे सुनहरी चावल, अर्थात् विटामिन ‘ए’ समृद्ध चावल।

इन उपयोगों के अतिरिक्त, आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे को उद्योगों के लिए विकल्प संसाधन प्रदान करने के लिए बनाया जा सकता है, जैसे कि ताँबा, ईंधन और औषधीय पदार्थ।

कृषि में जैव प्रौद्योगिकी के कुछ अनुप्रयोग जो आप विस्तार से अध्ययन करेंगे कीटनाशक-प्रतिरोधी पौधों का उत्पादन है, जो कीटनाशकों की मात्रा को कम कर सकता है। बीटी टॉक्सिन एक जीवाणु द्वारा उत्पादित होता है जिसे बेसिल्लस थूरिंगियन्सिस (बीटी के लिए संक्षिप्त) कहा जाता है। बीटी टॉक्सिन जीन जीवाणु से क्लोन किया गया है और पौधों में अभिव्यक्त किया गया है ताकि कीटनाशकों की आवश्यकता के बिना कीटों के खिलाफ प्रतिरोध प्राप्त किया जा सके; अर्थात् एक जैव कीटनाशक का निर्माण किया गया है। उदाहरण हैं बीटी कॉटन, बीटी कॉर्न, चावल, टमाटर, आलू और सोयाबीन आदि।

बीटी कॉटन: बेसिल्लस थूरिंगियन्सिस के कुछ श्रेणियाँ ऐसे प्रोटीन उत्पादित करती हैं जो कुछ कीटों को मार देती हैं जैसे लेपिडोप्टेरान (तामा, आर्मीवॉर्म), कोलेोप्टेरान (खट्टी) और डिप्टेरान (मकई, मधुमक्खी)। बी. थूरिंगियन्सिस के विकास की एक विशेष अवस्था के दौरान उसके प्रोटीन क्रिस्टल का निर्माण करता है। इन क्रिस्टल में एक उपचार करने वाला प्रोटीन होता है। क्योंकि यह टॉक्सिन बेसिल्लस को नहीं मारता? वास्तव में, बीटी टॉक्सिन प्रोटीन एक निष्क्रिय प्रोटॉक्सिन के रूप में मौजूद होता है लेकिन एक कीट जो निष्क्रिय टॉक्सिन का सेवन करता है, उसे उसके उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल्टी के उल