A fusão da tecnologia com o conhecimento cria o que o mundo antes considerava milagres e biotecnologia pode ser considerado um exemplo perfeito de onde o conhecimento da biologia, quando combinado com a tecnologia, está tornando o mundo um lugar melhor, melhorando a qualidade de vida e aliviando o sofrimento humano.
Fig. 1: Uma imagem representacional da biotecnologia
O que é Biotecnologia?
'Biotecnologia', o termo foi cunhado por um engenheiro húngaro, Karl Ereky e é definido de acordo com a convenção da ONU sobre diversidade biológica como, “Qualquer aplicação tecnológica que utilize sistema biológico ou organismos vivos para fabricar ou modificar processos ou produtos para uso específico.”
Transmitir vida em vida, através da vida, é o objetivo da biotecnologia. A ideia de modificar produtos para se adequarem a aplicações específicas e desenvolvê-los para torná-los mais viáveis inspirou o homem a alcançar o auge onde a Biotecnologia se encontra hoje.
A biotecnologia tocou quase todos os aspectos da vida humana e também conquistou o seu nicho. A biotecnologia que lida com cuidados médicos e de saúde é denominada como Biotecnologia vermelha. Isso é Biotecnologia verdequando se trata de processos agrícolas e Biotecnologia branca quando se trata de processos industriais.
História
'Dolly', a ovelha clonada, o projecto do genoma humano, as culturas geneticamente modificadas, os avanços da ciência médica, atraíram a atracção do mundo para a biotecnologia e, portanto, carregam uma concepção errada de ser um advento recente. No entanto, o facto é que é tão antigo como a nossa civilização. Se você entendeu claramente a definição de biotecnologia dada acima, poderá descobrir que quando você converte leite em iogurte ou queijo, nada mais é do que biotecnologia, onde um organismo vivo (bactéria) produz o produto. A agricultura, de certa forma, também é biotecnologia. O plantio seletivo de culturas e a criação de animais tem sido praticado desde a revolução neolítica. Sumérios e babilônios em 6.000 aC usavam fermento para fazer cerveja. O processo de fermentação, um processo natural baseado na atividade biológica de microrganismos unicelulares, foi usado pela primeira vez pelos egípcios para assar pães e fazer vinho.
O progresso da biotecnologia no final do século XVIII e no início do século XIX inclui algumas descobertas cruciais como a vacinação, a rotação de culturas para aumentar a produção e o uso da terra. A descoberta dos microrganismos, o trabalho de Mendel sobre genética, a teoria da seleção natural de Darwin, o trabalho de Pasteur sobre doenças transmissíveis remontam ao final do século XIX.
A biotecnologia marcou presença industrial e agrícola no início do século XX. A produção e o uso de biocombustíveis foram incentivados durante as guerras mundiais. Em 1928, Alexander Fleming descobriu a penicilina. Em 1953, foi proposta a estrutura do DNA, que agitou as pesquisas em biologia molecular e genética. Com a descoberta da enzima restrita, tornou-se possível inserir genes estranhos às bactérias em 1973. Isto abriu caminho para a técnica revolucionária 'DNA recombinante'. Esta técnica permitiu a produção de insulina humana a partir de bactérias e também é considerada o nascimento da biotecnologia moderna.
Este legado de avanços biotecnológicos, capazes de mudar vidas, continua até hoje.
O mundo da Biotecnologia:
A biotecnologia marcou a sua presença nas áreas médica, industrial, ambiental, agrícola, forense e em muitas outras áreas que afectam directamente a vida dos seres humanos e também está a fazer uma diferença significativa.
Biotecnologia Vermelha:
Figura 2: Uma imagem representativa da biotecnologia vermelha aplicada às áreas médica e de saúde
A biotecnologia aplicada ao campo médico e de saúde é denominada 'Biotecnologia Vermelha'. A investigação intensiva neste domínio não só garantiu um raio de esperança para várias doenças potencialmente fatais, mas também melhorou a qualidade de vida. A biotecnologia vermelha trata da farmacogenômica, projetando organismos para produzir antibióticos e vacinas, pesquisas e ensaios clínicos, terapia genética e diagnóstico. A tecnologia também é útil na ciência veterinária e na avicultura.
Engenharia genética:
Esta aplicação da biotecnologia não é menos do que uma bênção para os cuidados de saúde. Cura alterando a genética 
Figura 3: Uma imagem mostrando a aplicação da biotecnologia para engenharia genética
material de um indivíduo. O DNA, o material genético, é manipulado por Terapia de genes seja para substituir os genes defeituosos ou para complementar os genes normais usando tratamentos como Ex-vivo (de fora do corpo) ou In-vivo (dentro do corpo).
Emenda de genes, uma ferramenta de engenharia genética permite aos cientistas transferir genes de um organismo para outro. Esta alteração da composição genética do organismo levou ao desenvolvimento do ADN recombinante, que se revelou um marco na produção da insulina necessária para a diabetes tipo 2. Alguns genes da insulina humana são transferidos para a bactéria E-coli, a partir da qual é obtida uma maior produção de insulina.
A biotecnologia vermelha também desempenhou um papel vital no desenvolvimento de vacinas. A varíola bovina geneticamente alterada é usada contra gripe, herpes e hepatite. HGP
Farmacogenômica e Medicamentos:
Figura 4: Uma imagem mostrando a aplicação da biotecnologia para farmacogenômica e medicamentos
O estudo da farmacêutica e da genética, Farmacogenômica, permite projetar e produzir medicamentos que atendam às necessidades genéticas específicas de pacientes específicos. Com esta tecnologia também é possível determinar a dosagem de medicamentos adequada a um paciente, pois a informação genética permite conhecer a resposta do organismo ao medicamento. Ajuda a indústria farmacêutica a desenvolver medicamentos de melhor qualidade.
Os medicamentos biotecnológicos, conhecidos como biológicos ou bioterapêuticos, são derivados da engenharia genética ou da manipulação de proteínas nos organismos. Ao contrário dos medicamentos convencionais, que tratam os sintomas de forma ampla, os biológicos são usados especificamente.
Clonagem:
O crédito pela popularização deste novo campo vai para 'Dolly', a ovelha clonada no instituto Roslin em 1997. Isto também despertou esperanças de sucesso no desenvolvimento de clones humanos, que então eram apenas uma parte de ficções científicas improváveis. Nesta técnica, um núcleo é removido de uma célula e colocado dentro de um óvulo não fertilizado e pode crescer de forma idêntica ao doador do núcleo original.
Terapia com células-tronco:
Esta nova face do avanço da tecnologia tem um potencial verdadeiramente enorme. Pode mudar completamente a forma de tratar doenças mortais como o câncer. As células-tronco são células em seu estágio inicial, quando ainda não estão especializadas para se desenvolverem em alguma célula específica. Estas células não especializadas podem renovar-se durante longos períodos de tempo através da divisão celular e, sob certas condições bioquímicas, podem ser diferenciadas, ou seja, crescer em células específicas. Assim, novas células podem ser inseridas no lugar das danificadas para tratar a lesão e a propriedade característica de auto-renovação permite a geração de tecidos para substituir os tecidos nas áreas afetadas.
Recentemente, os cientistas conseguiram produzir células estaminais de espécies ameaçadas, um avanço que poderá salvar animais em perigo de extinção.
Biotecnologia Verde
Biotecnologia verde:
A biotecnologia trouxe uma revolução no campo da agricultura. Agora não é fascinante ouvir falar de frutas e vegetais geneticamente modificados disponíveis em qualquer estação e que oferecem nutrientes específicos.
Figura 5: Uma imagem ilustrando a biotecnologia verde ou a biotecnologia do plano
valor final. 'Plantas transgenéticas' modificadas para aumentar a resistência a pragas e doenças, melhorar o sabor e aumentar o crescimento em condições climáticas adversas começaram a ocupar lugar nos nossos frigoríficos. Não apenas isso, mas há muito mais que a biotecnologia verde, também conhecida como Biotecnologia Vegetal, tem feito especialmente para aliviar as dores dos agricultores. As principais áreas de pesquisa e aplicações incluem:
Cultura de tecidos vegetais:
É uma técnica que permite que plantas inteiras sejam produzidas a partir de pequenas quantidades de partes da planta, como raízes, folhas ou caules, ou mesmo apenas uma única célula vegetal sob laboratório.condições biológicas (in vitro) e também para preservar os recursos genéticos. A técnica permite assim a produção de produtos limpos, material de plantio livre de doenças e isso também em ritmo acelerado.
Engenharia Genética Vegetal:
A técnica de transferência selectiva e deliberada de genes para produzir novas culturas melhoradas tornou possível o cultivo de culturas geneticamente modificadas para características melhoradas, como o algodão, a batata-doce, etc. Além disso, podem ser desenvolvidas culturas que possam resistir ao stress ambiental. Genes com características para lidar com a seca, solo salgado e outras condições podem resolver completamente o problema da deterioração das colheitas.
Atualmente, existem três gerações de plantas geneticamente modificadas. O primeiro contém genes com características necessárias que são significativas do ponto de vista do cultivo, como tolerância a herbicidas ou resistência a insetos e doenças. O cultivo destas plantas traz benefícios aos agricultores sob a forma de menor utilização de pesticidas ou de mão-de-obra. A segunda geração é composta por plantas cujas características melhoradas se manifestam na fase final de utilização. Essas plantas serão uma fonte de produtos alimentares melhorados. Os genes neles introduzidos podem alterar a função de certas proteínas. Por exemplo, uma composição melhorada de aminoácidos ou um teor aumentado de uma determinada vitamina (como no “Arroz Dourado” modificado, com um teor aumentado de pró-vitamina A) pode melhorar a qualidade dos alimentos e ajudar a prevenir doenças perigosas, como a cegueira infantil causada em Ásia por deficiência de vitamina A. A modificação genética também pode contribuir para melhorar o sabor das frutas e vegetais ou para reduzir o conteúdo de alérgenos nos alimentos. Tal modificação gera, portanto, benefícios diretos para os consumidores. A terceira e última geração consiste em plantas geneticamente modificadas que funcionam como biofábricas, produzindo substâncias concretas utilizadas em diversas indústrias.
Plantas com vias alteradas de síntese de ácidos graxos estão encontrando aplicações na produção de óleos industriais e também podem produzir biopolímeros para substituir compostos derivados do petróleo. Alterar geneticamente as propriedades de muitos tipos de culturas para obter algumas características e proteínas especiais tem ajudado muito, principalmente para culturas com valores industriais e medicinais.
Biofertilizantes e biopesticidas:
Os insectos e as pragas deixarão de ser uma dor de cabeça para os agricultores se estes empregarem métodos biotecnológicos para tornarem as suas culturas imunes a eles. Outra forma oferecida pela biotecnologia são os biofertilizantes e pesticidas. O uso de biofertilizantes não só economiza uma grande quantidade de dinheiro gasto em fertilizantes químicos, mas também ajuda a evitar os efeitos nocivos dos fertilizantes químicos nas colheitas.
'Hibridização', 'Melhoramento assistido por marcadores moleculares' são algumas das diversas aplicações da biotecnologia verde que visam criar culturas com características específicas e de melhor qualidade.
Biotecnologia Branca
Biotecnologia Branca:
Com o potencial diferenciado testemunhado nos setores médico e agrícola, os processos industriais não podem permanecer intocados. Quando se trata de processos industriais, é denominada biotecnologia branca. Atua na produção de diversos produtos, do pão ao biodiesel! Enzimas e organismos são empregados para o processamento e produção de produtos químicos e outros produtos. Tais processos de fermentação e enzimáticos também são económicos e ecológicos em comparação com os seus processos físicos e mecânicos.
A Biotecnologia Branca está a afectar significativamente as indústrias química, têxtil, de papel, alimentar, mineira e cosmética, ao introduzir processos biológicos amigos do ambiente em vez de métodos tradicionais dependentes de produtos sintéticos à base de petróleo. O uso de enzimas para processos de lavagem nas indústrias têxteis é um bom exemplo, onde os processos biológicos reduziram pela metade o custo e a energia empregada. Também é usado para purificação de água com certas bactérias, produção de plásticos biodegradáveis, enzimas na fabricação de alimentos, produção de insulina e muito mais.
A White Biotechnology também se preocupa com a produção de recursos energéticos alternativos. A produção de etanol em substituição à gasolina, a partir de amido e carboidratos deu início à era dos Biocombustíveis. A investigação em curso neste campo é promissora e podemos esperar um futuro alimentado por biocombustíveis ecológicos; mudança da “economia dos hidrocarbonetos” para “economia dos hidratos de carbono”.
Biotecnologia Azul
Biotecnologia azul preocupa-se com a aplicação de métodos de biologia molecular a organismos marinhos e de água doce. Envolve a utilização destes organismos, e dos seus derivados, para fins como o aumento da oferta e da segurança dos produtos do mar, o controlo da proliferação de organismos nocivos transmitidos pela água e o desenvolvimento de novos medicamentos.
Bioinformática:
A ciência da informação aplicada à biologia produz o campo 'Bioinformática'. A bioinformática e a biologia computacional empregam técnicas computacionais para 
Figura 6: Uma Imagem Representacional do Campo da Bioinformática
abordar os problemas biológicos e análise de dados. É um campo multidisciplinar que envolve matemática aplicada, estatística, ciência da computação, inteligência artificial, informática, bioquímica.
Os termos bioinformática e biologia computacional são frequentemente usados de forma intercambiável. No entanto, a bioinformática refere-se mais propriamente à criação e ao avanço de algoritmos, técnicas computacionais e estatísticas e teoria para resolver problemas formais e práticos colocados ou inspirados na gestão e análise de dados biológicos. Já a biologia computacional refere-se à investigação baseada em hipóteses de um problema biológico específico por meio de computadores, realizada com dados experimentais e simulados, com o objetivo principal de descoberta e avanço do conhecimento biológico.
A bioinformática trata da criação e manutenção de bancos de dados de informações biológicas. Avanços na biologia molecular e equipamentos modernos nesta área tornaram possível o rápido sequenciamento de genes. A bioinformática é responsável por encontrar a sequência de DNA dos organismos, prever a estrutura das proteínas descobertas, agrupar sequências de proteínas e desenvolver modelos de proteínas.
As principais áreas de pesquisa que empregam a bioinformática são genômica estrutural, engenharia genética, impressão digital de DNA, modelagem da evolução e genômica funcional.
Futuro
Tecnologia amanhã:
A biotecnologia tem o potencial de mudar o nosso mundo. Os próximos anos poderão testemunhar uma forma totalmente nova de cultivar culturas, lidar com doenças mortais e lidar com
Figura 7: Uma imagem mostrando o uso da biotecnologia no tratamento de doenças e questões ambientais
problemas ambientais. Dos nossos medicamentos aos nossos alimentos, a biotecnologia oferece novas formas mais saudáveis para todos os aspectos da vida. Na futura era da biotecnologia, as crianças serão produzidas em incubatórios em vez de nascerem. Além disso, os pais poderão escolher qual combinação genética desejam transmitir aos filhos.
Muitas técnicas como Critogenética, Xenotransplante, Proteômica, microarranjos de DNA estão prontas para agregar novos horizontes ao avanço da biotecnologia. Alguns projetos ambiciosos no âmbito da biotecnologia capazes de mudar a face do mundo incluem 'Proteínas baseadas'Biochips'(que pode substituir chips de silício), Sensores biológicosNanotecnologia aplicada à biotecnologia, fulerenos de DNA, computadores enzimáticos e muito mais. O futuro da Biotecnologia traz promessas de melhoria da qualidade de vida, eliminação da fome, alívio de sofrimentos, eliminação de doenças e muitas possibilidades incalculáveis. O mundo da biotecnologia está girando cada vez mais rápido!!