मागील लेखातून आपण जैवतंत्रज्ञान म्हणजे काय? त्यातील महत्त्वाचे घटक आणि भारतातील जैवतंत्रज्ञान मंडळाची स्थापना याविषयी माहिती घेतली. या लेखातून आपण विविध क्षेत्रातील जैवतंत्रज्ञानाचा वापर याविषयी जाणून घेऊया.
कृषी क्षेत्रातील जैवतंत्रज्ञानाचा उपयोग
संकरित बियाणे यात दोन वेगवेगळय़ा प्रकारे जिनोटाइप एकत्र करून विविध पिकांच्या किंवा फळांच्या जाती निर्माण करणे यासाठी जैवतंत्रज्ञानाचा उपयोग होतो. याशिवाय जनुकीयदृष्टय़ा उन्नत पिकांसाठीही हे तंत्रज्ञान वापरले जाते. उदा.बाहेरच्या जनुकाला एखाद्या पिकाच्या जनुकीय साठ्यामध्ये टाकून मिळविण्यात आलेल्या इच्छित पिकाच्या गुणधर्माला जनुकीयदृष्टय़ा उन्नत पिके असे म्हणतात. या प्रकारच्या तंत्रज्ञानामुळे पिकांच्या जास्त उत्पादन देणाऱ्या जाती, रोगप्रतिकार जाती, तणनाशक जाती तसेच दुष्काळात तग धरू शकणाऱ्या जाती निर्माण करता येतात. उदा. बी. टी. कॉटन, बी. टी. वांगे इ.
हेही वाचा – UPSC-MPSC : जैवविविधता ही संकल्पना कधी अस्तित्वात आली? त्याचे महत्त्व काय?
बी. टी. कॉटन : पारंपरिक व नसíगक कापसाच्या जातीला कीटकांपासून नुकसान होते. यापासून बचावासाठी रासायनिक कीटकनाशकांचा उपयोग करता येऊ शकतो. परंतु या रासायनिक कीटकनाशकांचा पर्यावरणावर हानिकारक परिणाम होतो. हे टाळण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी जैवतंत्रज्ञानाचा वापर करून कापसाचे बी. टी. कापूस ही जात विकसित झाली आहे. यात बॅसिलस थुरिंजिनेसिस नावाच्या जिवाणूमधून एक विशिष्ट जनुक काढून ते कापसाच्या बियाण्यांमध्ये टाकले जाते. बॅसिलस थुरिंजिनेसिसमध्ये कापसावर पडणाऱ्या बोंडअळीविरुद्ध विषारी तत्त्व तयार करण्याची क्षमता आहे. हा विषारी पदार्थ म्हणजे एक प्रकारे प्रथिने असते. ही प्रथिने बोंडअळीच्या पोटात गेल्यानंतर पचन संस्थेच्या कार्यात अडथळा येऊन बोंडअळी मरण पावते. मात्र, विषारी प्रथिने मानवाला व इतर प्राण्यांना हानिकारक नसतात. अशा प्रकारे बी. टी. कापूस बोंडअळीपासून स्वत:चे संरक्षण करते व पिकांची हानी टळते. शास्त्रज्ञांनी अशाच प्रकारे बी. टी. वांग्याची जात तयार केली आहे. स्विस फेडरल इन्स्टिटय़ूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या शास्त्रज्ञांनी तांदळाच्या गोल्डन राइसची निर्मिती केली आहे. त्यामध्ये जीवनसत्त्व अ निर्माण करणारे जीन टाकले आहे.
जैविक खते : मातीत असणारे काही प्रकारचे सूक्ष्म जीव वनस्पतीच्या वाढीसाठी आवश्यक असतात. असे सूक्ष्म जीव पिकाला आवश्यक असणाऱ्या मूलद्रव्यांचा पुरवठा करतात. अशा प्रकारच्या सूक्ष्म जीवांचा जैविक खते म्हणून वापर करता येऊ शकतो. उदा. पिकाला नत्र (नायट्रोजन), स्फुरद (फॉस्फेट), गंधक (सल्फर) इ. मूलद्रव्यांचा पुरवठा करणारे सूक्ष्म जीव प्रयोगशाळेत वाढून त्यांचा वापर जमिनीत ज्याप्रमाणे कमतरता असेल त्याप्रमाणे करता येतो. उदा. नीलहरित शैवाल, ऱ्हायझोयिम, अझोटोॉक्टर, अझोला इ.
ऊती संवर्धन म्हणजे काय?
सजीवांची शरीराबाहेर पोषक माध्यमात वाढ करणे म्हणजे ऊती संवर्धन होय. ऊती संवर्धन हे दोन प्रकारे केले जाते. एक म्हणजे इन व्ह्रिटो (In Vitro) ऊती संवर्धन आणि दुसरं म्हणजे इन व्हिओ ((In vivo) ऊती संवर्धन.
अ) इन व्ह्रिटो (In Vitro) ऊती संवर्धन : या प्रकारचे ऊती संवर्धन प्रयोगशाळेत परीक्षानळीत विशिष्ट पोषण द्रावणात केले जाते. सामान्य वातावरणात राहावे यासाठी आवश्यक रासायनिक घटक यात असतात.
ब) इन व्हिओ ((In vivo) ऊती संवर्धन : या प्रकारात योग्य ते बदल घडवून आणलेल्या ऊती सजीवांच्या शरीरात वाढवल्या जातात. वैद्यकीय संशोधनासाठी ही पद्धत जास्त वापरली जाते. याच प्रकारे केवळ पेशीदेखील स्वतंत्रपणे माध्यमात वाढवता येऊ शकतात.
ऊती/पेशी संवर्धनांचा वापर :
ऊती/पेशी संवर्धनांचा वापर विविध क्षेत्रात केला जाऊ शकते. एक म्हणजे विषाणूजन्य रोगांवरील लसी तयार करण्यासाठी उदा. पोलिओ लस. दुसरं म्हणजे अर्भकात काही जनुकीय विकृती आहेत का हे शोधण्यासाठी तिसरं म्हणजे गंभीर रीतीने भाजलेल्या रुग्णांसाठी स्किन ग्राकफ्टग म्हणजे त्वचारोपण केले जाते. त्यासाठीही हे तंत्र वापरतात आणि चौथं म्हणजे वनस्पतींचे क्लोनिंग करण्यासाठीही ही पद्धत वापरतात.
पशुसंवर्धनातील जैवतंत्रज्ञानाचा उपयोग
कृत्रिम रेतन आणि गर्भ प्रत्यारोपण या दोन जैवतंत्र पद्धती पशुसंवर्धनासाठी वापरल्या जातात. त्यांच्या साहाय्याने दूध, मांस, ओढकाम इ.चे जास्त उत्पादन देणाऱ्या प्राण्यांच्या संकरित जाती निर्माण केल्या जातात. तसेच क्लोनिंगचा वापर पशुसंवर्धन क्षेत्रात शक्य आहे. एका प्राण्यापासून हुबेहूब सारखे गुणधर्म असणारा व अलैंगिक पद्धतीने निर्माण केलेला प्राणी तयार करणे याला क्लोनिंग प्रक्रिया म्हणतात. अशा प्रक्रियेने तयार केलेल्या नवीन जीवाला क्लोन असे म्हणतात.
जर्मन शास्त्रज्ञ इयान विल्मुट यांनी डॉली नावाच्या मेंढीचे क्लोनिंग केले. यानंतर डॉलीने नैसर्गिक रीतीने दुसऱ्या मेंढीस जन्मही दिला. क्लोनिंगसंदर्भात नैतिकतेचा मुद्दा जरी विशेषत्वाने उपस्थित केला जात असला तरी वैद्यकीय संशोधनाच्या दृष्टीने हे महत्त्वपूर्ण तंत्रज्ञान आहे.
हेही वाचा – UPSC-MPSC : शाश्वत विकासासंदर्भात कोणत्या आंतरराष्ट्रीय परिषदा भरवण्यात आल्या? त्यांची उद्दिष्टे कोणती?
मानवी आरोग्यासंदर्भात जैवतंत्रज्ञानाचा उपयोग
लसी तयार करण्यासाठी नेहमीच्या लसीकरण पद्धतीमध्ये रोगनिदान करणारे जिवाणू किंवा विषाणू यांचा वापर केला जातो. हे जिवाणू अर्धमेल्या अवस्थेत शरीरात टोचले जातात. त्यामुळे शरीराकडून त्यांना प्रतिकार करण्यासाठी प्रतिकार प्रथिने तयार केली जातात व पुन्हा जेव्हा आयुष्यामध्ये या रोगाचे विषाणू आपल्या शरीरात शिरतील तेव्हा शरीराकडून अशा प्रकारची प्रतिकारक प्रथिने तयार केली जातात. मात्र, या पद्धतीत एक दोष आहे. जर काही वेळा अर्धमेले जिवाणू पुन्हा कार्यरत होऊन तो रोग घडवून आणू शकतात. मात्र आता जनुकीय तंत्रज्ञानाच्या माध्यमांतून या जिवाणू किंवा विषाणू यांच्या जनुकीय गुणधर्मामध्ये बदल घडवून आणता येतो. तसेच त्यांना रोगप्रतिकारक अँटीबॉडीज निर्माण करण्यासाठी भाग पाडले जाते म्हणून सध्या अर्धमेले किंवा मृत जिवाणू / विषाणू शरीरात न टोचता हे अँटीबॉडीज शुद्ध स्वरूपात शरीरात टोचले जातात. जैवतंत्रज्ञानाच्या आधारे तयार करण्यात आलेल्या लसी अधिक परिणामकारक असतात व त्यांची क्षमतादेखील अधिक काळासाठी टिकून राहते. उदा. पोलिओ, हिपॅटायटिस बी लस इ.
खाद्य लसी : जनुकीय तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने खाद्यपदार्थामध्ये किंवा फळांमध्ये रोगकारक जिवाणूंच्या विरुद्ध काम करणारी प्रथिने निर्माण करून त्याचा वापर खाद्य लसीसारखा करता येतो. उदा. जनुकीय तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने असे बटाटे निर्माण केले जातात, की ज्यामध्ये (इ-कोली) यांसारख्या जिवाणूंच्या विरुद्ध प्रथिने तयार करण्याचे तत्त्व आहे. असे बटाटे खाल्ल्यास इ-कोली जिवाणूंमुळे होणाऱ्या रोगांपासून आपोआप शरीरात रोगप्रतिकारक शक्ती निर्माण होते. याच प्रकारचा प्रयोग केळी, टोमॅटो या फळांमध्येदेखील केला जातो.
जीन थेरपी (Gene Therapy) : आनुवंशिक रोगांवर औषधांचा फारसा उपयोग होत नाही, त्या व्यक्तींमध्ये काही जनुके काम करत नाहीत. त्यामुळे अशा व्यक्तींना आनुवंशिक रोगांना सामोरे जावे लागते. उदा. सीकल सेल अ‍ॅनिमिया, थॅलॅसिमिया, रक्ताचे विविध आजार. अशा व्यक्तींमध्ये निरोगी किंवा पूर्णत: काम करणारी विशिष्ट जनुके घालून शारीरिक अथवा चयापचयक्रिया निरोगी सामान्य व्यक्तीप्रमाणे सुरळीत चालवून, आनुवंशिक रोग नियंत्रणात आणता येतो. ही उपाययोजना करण्यासाठीचे विविध प्रयोग चालू असून कर्करोग, एड्स, हृदयविकार, चयापचयाचे आनुवंशिक रोगप्रकार यावर जीन थेरपी उपयोगी पडू शकते.
मूलपेशी संशोधन (Stem Cell) स्टेम सेलचा वापर मधुमेह, हृदयरोग, अल्झायमर रोग यामुळे निकामी झालेल्या ऊती बदलण्यासाठी होऊ शकतो. हृदयाच्या पेशी तसेच मेंदूच्या पेशी एकदा नष्ट झाल्यानंतर त्या पुन्हा तयार होत नाहीत. याशिवाय अ‍ॅनिमिया, ग्लुकोमिया, थॅलॅसिमिया इ. रोगांमध्ये लागणाऱ्या रक्तपेशी बनविण्यासाठी तसेच भविष्यकाळात स्टेम सेलपासून अवयव तयार करून त्यांचे रोपण तयार करणे शक्य होणार होईल.
निदान शास्त्र : जैवतंत्रज्ञानाचा उपयोग करून रोगांमधील जनुकांची भूमिका आधीच निश्चित करण्याची तसेच त्याबाबत रोग होण्याच्या आधीच माहिती मिळविणे शक्य झाले आहे. म्हणजे या तंत्रज्ञानाचा वापर करून मधुमेह आणि हृदयरोग यांची लक्षणे दिसण्याआधीच या रोगांचे निदान करणे शक्य होणार आहे, तसेच जैवतंत्रज्ञानाच्या माध्यमातून पी.सी.आर. तंत्रज्ञानाचा वापर करून विषाणूजन्य रोगांचे निदान होणे शक्य झाले आहे. पी.सी.आर. तंत्रज्ञानामुळे कॅन्सरचे निदान होणे शक्य झाले आहे. तसेच इलिसा किंवा वेस्टर्न ब्लॉट या तंत्रज्ञानामुळे एड्स या रोगाचे निदान करणे शक्य झाले आहे.