Biyoteknolojinin Tarihçesi Ekmek mayalanması M.Ö. 3000 Alkolik mayalanma M.Ö. 3000 Sirke yapımının öğrenilmesi M.Ö. 3000 Mezopotamyada şarap üretimi M.Ö. 2000 Sümerler, Babiller ve Mısırlılar M. Ö.300 Tarafından Bira üretimi Etanol üretimi 1150 Sirke üretimi (endüstriyel) 14,yy Kültür mantarı üretimi 1650 Alexander Fleming petri kaplarında bir parça küfle çevrelenmiş bölümde tüm bakterilerin öldüğünü keşfetti. Böylece penisilin dönemi başladı. Fakat 15 yıl sonra tıbbi kullanım için uygun duruma geldi. 1928 Proteinler ve DNA çeşitli laboratuvarlarda çalışılmaya başlandı. Moleküler biyoloji terimi gündeme girdi. 1938 Mikrobiyal yoldan süt asidi üretimi 1881 Bir gen bir enzim hipotezi ortaya atıldı 1941 Rockefeller vakfı Meksika hükümeti ile işbirliği yaparak Meksika Tarım Programı başlatıldı. Bu yabancı yardımıyla yapılan ilk bitki ıslahı çalışması olarak biyoteknoloji tarihinde yerini aldı. 1943 Kortizon büyük ölçekte üretilen ilk ürün 1953 DNA ile yapılan yaygın çalışmalar 1953 1976 Genetik mühendisliği ile geliştirilmiş insan insulinin bakteri tarafından üretilmesi 1982 Böcek, bakteri ve virüslere dirençli bitkilerin toprakta yetiştirilmesi çalışmaları 1985 1
İlk rekombinant aşı (sarılık, Hepatit B) 1986 İlk genetiği değiştirilmiş hayvan olarak meme kanseri çalışmalarında kullanılan fare için patent alınması 1988 İlk başarılı gen terapi çalışmasının yapılması 1990 İlk genetik mühendisliği ile geliştirilmiş domatesin dünya gıda örgütü tarafından kabulü 1994 Biyosensörlerin kullanılması 1996 Doly nin kolonlanması 1997 Embriyonik kök hücre üretimi 1998 Deli dana hastalığı için hızlı ve hassas tanı sisteminin geliştirilmesi 1999 2000 ve Sonrası 2000 CeleraGenomics ve İnsan Genom Projesi tarafından insan genom çalışmaları tamamlanma aşamasına geldi İnsanlara transplantasyon için organ üretici olarak kullanılmaları düşüncesiyle, domuz ikinci klonlanan hayvan oldu Menenjite sebep olan "Neisseria meningitidis" bakterisinin 2.18 milyon bazdan oluşan genomu belirlendi 2001 İnsan genom haritası Science ve Nature dergilerinde yayınlandı. 2002 Bilim adamları, yılda yaklaşık 60 milyon insana yetecek pirinci yok eden bir patojenin, gen diziliminin taslağını bitirdiler. 2003 Dolly, başarıyla klonlanan ilk memeli, solunum yetmezliğinden öldü 2004 Türkiye`de biyoteknoloji ve biyomedikal alanlarında çalışmalar yapmak amacıyla TÜBİTAK-BİYOMEDTEK Araştırma Merkezi kuruldu Biyoteknoloji 1940 lı yıllara kadar mikroorganizmaların hiçbir modifikasyona uğratılmadan aynen kullanıldığı bir döneme sahiptir. Bu dönemde biyoteknoloji bilimi ekmek, peynir, alkol, çeşitli alkollü içkiler, sirke, yoğurt ve yerel fermente ürünlerin eldesi ile ilgili idi. Bu dönem fermantasyon teknolojisi ağırlıklıdır. Geleneksel biyoteknoloji olarak ta adlandırılır. 1940-1975 yılları ise biyoteknolojik uygulamaların endüstriyel anlamda genişlediği bir dönemdir. Antibiyotiklerin keşfi, virüs aşılarının üretimi, enzimlerin üretimi, protein, karbonhidrat, organik asitler, alkol vb. üretimi, biyogaz üretimi vs. Bu dönemde de mikroorganizmalar üzerinde ve bunların genomlarında köklü değişiklikler yapılmadığı için bugünkü anlamda kullanılan biyoteknolojik uygulamaları pek kapsamamaktadır. Bu nedenle bu dönemde fermentasyon teknolojisine dayanmaktadır. 1975 li yıllardan günümüze geldiğimizde ise gelişmiş ve modern tekniklerin biyolojik sistemlere uygulandığını görmekteyiz. Bu dönemde rekombinant DNA teknolojisi ile mikroorganizmalardan yararlı ürünler elde edilmiştir. Genetik mühendisliği ve moleküler genetik bilgilerinin biyoteknolojiye uygulanması ile insan insülini, hayvan aşıları, büyüme hormonları üretimi mümkün olmuştur. Bu döneme Modern biyoteknoloji denmektedir. 2
Biyoteknoloji nedir? Son yıllarda gündemi yoğun bir şekilde işgal eden bir terim olan biyoteknoloji, biyolojik prosesleri, teknik metodlara ve endüstriyel üretim alanlarına uygulamaya çalışan, mikrobiyoloji, biyokimyaya ait teknik kimya ve yöntemleri ile sıkı işbirliği içinde çalışan bir bilim dalıdır. Bitkisel, hayvansal ve bitki kaynaklı canlı sistemlere ya da bu sistemlerden türeyen özgün maddelere uygulanan teknolojilerin, endüstriyel tip ürün ve hizmet üretimi amacıyla bir araya getirilmesini amaçlayan bir bilim dalıdır. Gıda üretiminde ise; Verim ve besleyici kalitenin sağlanması, daha iyi renk ve dokuda üretim esas alınır. Biyoteknoloji Bazı uygulamalarda organizma kullanılırken, bazılarında ise organizmanın ürettiği materyaller (enzim vb.) kullanılır. Biyoteknoloji biyoloji, kimya, biyokimya, fizik, fizikokimya, bilgi teknolojisi, tarım, veteriner ve eczacılık bilimlerinin grup çalışmasını gerektirmektedir. Gıda biyoteknolojisine örnek olarak ekmek üretimi, süt ürünleri, bira, şarap, sirke, ve turşu üretimi vb. verilebilir. Gıda biyoteknolojisine neden ihtiyaç duyuldu? AÇLIK TARIM ALANLARININ KISITLANMASI GLOBAL İKLİM KOŞULLARININ DEĞİŞİMİ VERİMİN YÜKSELTİLMESİ GEREKSİNİMİ PESTİSİT VE GÜBRELERİN EKOSİSTEMİ TAHRİP ETMESİ DENGESİZ VE YETERSİZ BESLENME Dünyada bilim çevresi tarafından 21. yüzyılın Biyoteknoloji geleneksel ve modern olmak üzere iki grupta değerlendirilir. Geleneksel Biyoteknoloji; Mikroorganizmalarca sütün yoğurt ve peynire dönüştürülmesi, şarap gibi ürünlerde maya kullanılması, sirke yapımı geleneksel biyoteknoloji konusudur. Modern Biyoteknoloji; Genetik mühendisliği işlemleriyle özellikleri geliştirilmiş mikroorganizmalarca (enzimler, proteinler.. vb)daha nitelikli etken maddeler (ilaç hammaddesi, aşılar.. vb.)veya ürünler (biyoetanol gibi) geliştirmek modern gıda, tıbbi veya mikrobiyal biyoteknoloji konularıdır. teknolojisi olarak kabul edilen bu teknoloji 1973 yılında yaşanan petrol krizi sonrasında, yüksek oranda enerji kullanımına gerek göstermeyen alternatif bir teknoloji gibi kabul görmüştür. Bunun yanında moleküler-biyoteknolojideki gelişmelerin ürün aşamasında meyvelerini vermesi bu kabulü güçlendirmiştir. Neticede yeni gelişmeler ile birlikte verimliliğin ve üretkenliğin artırıldığı, yeni ürünlerin üretilebildiği modern biyoteknoloji doğmuştur. 3
Modern biyoteknolojide; rekombinant DNA, nükleik asitlerin hücre veya organellere doğrudan uygulanması, farklı gruplar arasında uygulanan hücre füzyonu gibi doğal fizyolojik üreme, çoğalma ve rekombinasyon engellerini ortadan kaldıran ve klasik ıslah ve seleksiyon yöntemlerince kullanılmayan invitro nükleik asit tekniklerinin kullanılması söz konusudur. Modern biyoteknoloji 1970 li yıllarda başlayarak klasik ıslah yöntemleriyle, doğal üreme süreçleriyle elde edilemeyen değişikliklerin yapılmasını sağlamıştır. Modern biyoteknoloji teknikleri kullanılarak elde edilen organizmalara genetik yapısı değiştirilmiş organizmalar, gen transferiyle belirli özellikleri değiştirilmiş bitki, hayvan ya da mikroorganizmalara transgenik denir. Modern biyoteknoloji tıpta gen tedavilerinden tarımda daha dayanıklı ve verimli ürünlere, tekstil ve kozmetik sanayisine kadar çok geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Modern biyoteknoloji en geniş kullanım alanını tarımda bulmuştur. Tarımsal biyoteknolojide başlıca amaç daha yüksek kalitede, daha sağlıklı ve besleyici değeri yüksek gıdalar üreterek özellikle tedavide kullanılacak gıdaların üretimiyle ilaç masraflarını minumuma indirmektir. Diğer amaç ise ülkelerin artan nüfusu için satın alabilecekleri temel gıdaların üretimini artırmaktır. Uygulanan biyoteknolojik yöntemlerle bitkisel ürünlere aktarılan genler bitki, bakteri ve virüs kaynaklıdır. Gen aktarımı veya değişikliğe uğratılması sırasında işaretleyici olarak antibiyotik, herbisit, dayanıklılık genleri kullanılır. Gen aktarımı ile birlikte diğer organizmalardan hastalık ve alerji yapacak özelliklerin taşınması ihtimali transgenik ürünlerin birincil ve ikincil metabolik ürünleri içinde istenmeyen biyokimyasal ürünler bulunması ihtimalini ortaya çıkarır. Ayrıca antibiyotik dayanıklılık genlerinin insan ya da hayvan bünyesine geçmesi nedeniyle dayanıklılık oluşması, transfer edilen genlerin insan bünyesindeki bakterilerle birleşme ihtimali, virüs kaynaklı genlerin dayanıklılık genini diğer virüslere transfer etme ihtimali insan ve hayvan sağlığı açısından önemli risklerdendir. Bitkilere aktarılan yeni özellikler uygulandıkları çevrede bitki sosyolojisinin bozulmasına, doğal türlerde genetik çeşitliliğin kaybına, ekosistemdeki tür dağılımının ve dengenin bozularak genetik kaynakları oluşturan yabani türlerin doğal evoluasyonlarında sapmalara sebep olabilir. Eğer yabani otlara dayanıklılık geni, transgenik bitkinin yabani türlerine geçerse, bu türlerle yapılacak mücadelenin zorluğu açıktır. Ayrıca herbisitlere dayanıklı hale getirilmiş transgenik çeşitlerin üretildiği bir alanda bir yıl sonra kendi gelen bitkiler, o yıl ki diğer bir ürün için yabancı olacak ve herbisitlerle mücadeleleri de güç olacaktır. Aktarılan yeni özelliklerden veya kullanılan teknolojide taşıyıcı olan veya değiştirilerek çevreye bırakılan mikroorganizmaların toprak mikroorganizma yapısına etkisi de tereddüt yaratır. Eğer geliştirilen mikroorganizmalar çevreye hakim olursa doğal ortam bozulur. Çevreye ve biyo çeşitliliğe olabilecek bir diğer etki de tek yönlü kimyasal kullanılmasından dolayı tek yönlü evoluasyonun teşvik edilmesidir. Böylece ortamda tek yönlü flora meydana gelecek ve yine çevrede bir dengesizlik meydana gelecektir. Ekonomik olarak da transgenik tohumlar normal tohumlardan daha pahalıdır ve bu ürünler çoğunlukla tozlaşan hibrit türlerdir. Yani her yıl tohum yenilemesi gerekir. Yüksek fiyat nedeniyle tohumluk alımını uzun süre devam ettiremeyen küçük çiftçiler bu durumdan zarar görecektir. Bir diğer husus transgenik ürünlerin tüketiciler tarafından tercihi ve kabul edilmesidir. Yani tüketicinin ne yediğini bilmesi ve ona göre tercihini yapabilmesi için bu ürünlerin etiketlendirilmeleri gerekir. 4
Sonuç olarak transgenik ürünlerin avantaj ve dez avantajları arasında bir oran kurulmalı ve gerçekten tarımsal bir soruna çözüm olup olmadığı araştırılmalıdır. Ülkelerin sosyoekonomik yapısı göz önüne alınarak, 21. yüzyılda 6 milyarın üzerine çıkacak dünya nüfusunun beslenmesi için tarımsal biyoteknoloji yegane çözüm olarak görülmektedir. Ancak bu alanda çevremize ve gelecek nesillere etkileri, olabilecek risklerin minimuma indirilmesi ve bunun için gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir. 5