เทคโนโลยีชีวภาพ (อังกฤษ: Biotechnology) คือ
เทคโนโลยีที่นำความรู้ที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต
หรือชิ้นส่วนของสิ่งมีชีวิต หรือผลิตภัณฑ์ต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น เอนไซม์
หรือโปรตีนชนิดต่างๆ เป็นต้น เพื่อให้เกิดประโยชน์กับมนุษยชาติ
ไม่ว่าจะเป็นการผลิตหรือกระบวนการ ของสินค้าหรือบริการ
เพื่อใช้ประโยชน์เฉพาะอย่างตามที่เราต้องการ โดยสามารถใช้ประโยชน์ทางด้านต่างๆ
เช่น ด้านการเกษตร ด้านอาหาร ด้านสิ่งแวดล้อม ด้านทางการแพทย์ เป็นต้น
ความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพอาจก่อให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ
ส่งผลให้เกิดกระบวนการสร้าง กระบวนการทำลาย
หรือการก่อให้เกิด
สิ่งใหม่ที่ดำเนินอยู่ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งกระบวนการ
ทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
เป็นผลมาจากการทำงานของสารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอ และหน่วยพันธุกรรมหรือยีน
การศึกษางานด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องอาศัยความรู้พื้นฐาน เกี่ยวกับสารพันธุกรรม
และพฤติกรรมของสารพันธุกรรม
รวมทั้งวิธีการสำคัญต่างๆที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการด้านเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการนำไป
ใช้อย่างมีประสิทธิภาพ
ปัจจุบันประเทศในแถบยุโรปมีวิธีการดูแลและปกป้องแหล่งน้ำโดยควบคุมและตรวจสอบคุณภาพน้ำด้วยสิ่งมีชีวิต
ซึ่งสามารถติดตามสภาพน้ำที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างมีประสิทธิภาพ
มีการพัฒนาเครื่องมือต่างๆ ออกมาจำนวนมาก เช่น อาศัยความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของปลา
สัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ในน้ำ และสาหร่าย เป็นต้น
ยิ่งเมื่อประสานประสิทธิภาพของ “เครื่องมือตรวจสอบ” ในแหล่งน้ำเหล่านี้กับเทคโนโลยีการประมวลผล
และเครื่องมือทางคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง ยิ่งทำให้ได้ผลเชื่อถือได้ “เครื่องมือตรวจสอบ” ที่น่าสนใจเหล่านี้เช่น
1. ตรวจสอบคุณภาพน้ำจากการวัดปริมาณการเคลื่อนไหวของปลาเทราต์
นานมาแล้วที่มีการนำปลาเทราต์
โดยเฉพาะตัวเมียมาใช้ในการตรวจสอบมลพิษทางน้ำ แต่เครื่องมือส่วนใหญ่ที่ใช้อยู่สร้างอยู่บนพื้นฐานการใช้โซนาร์
ซึ่งจะมีปฏิกิริยาเมื่อปลาหยุดการเคลื่อนไหว บริษัท CIFEC จึงได้สร้าง Truitel ที่ประกอบด้วยระบบคอมพิวเตอร์และ
การประมวลสัญญาณอัลตราซาวนด์แบบดิจิตอลเพื่อใช้ในการตรวจจับปฏิกิริยาการเคลื่อนไหวของปลาโดยไม่ต้องรอให้ปลาตาย
เครื่องมือดังกล่าวจึงสามารถตรวจจับการปนเปื้อนของสารพิษที่มีปริมาณต่ำกว่ามาก
คลื่นอัลตราซาวนด์จะถูกส่งออกไปเป็นช่วงๆ
ในตู้กระจกที่มีปลาเทราต์อยู่ประมาณ 10 ตัว และมีน้ำที่ต้องการตรวจสอบไหลวนอยู่
คลื่นดังกล่าวจะสะท้อนกลับเมื่อปะทะกับสิ่งกีดขวางหรือตัวปลานั่นเอง
สัญญาณที่สะท้อนกลับจะถูกบันทึกและขยายด้วยเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์
ซึ่งลักษณะของสัญญาณจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของปลา
เมื่อนำสัญญาณที่บันทึกมาเปรียบเทียบกัน
ก็จะสามารถบอกปริมาณการเคลื่อนที่ของปลาได้
ในกรณีที่ปลาไม่ได้เคลื่อนไหว
สัญญาณที่สะท้อนกลับมาจะเหมือนกัน
และเมื่อนำสัญญาณสะท้อนกลับสองอันมาเทียบกันก็จะมีความแตกต่างของปลา
จากนั้นจะมีการนำสัญญณไปวิเคราะห์โดยแบ่งเป็นแถบความถี่สี่เส้นที่สามารถปรับความไวต่อการเคลื่อนไหวได้
ปริมาณการเคลื่อนไหวของปลาจะดูได้จากเส้นกราฟิกบนจอคริสตัลเหลว
อุณหภูมิของน้ำจะถูกวัดตลอดเวลาและมีเสียงสัญญาณเตือนถ้าน้ำมีอุณหภูมิสูงหรือต่ำเกินไป
อุปกรณ์ตรวจจับความเคลื่อนไหวดังกล่าวจะไม่มีปฏิกิริยาต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ออกมาจากอุปกรณ์อื่นๆ
เช่น ปั๊มน้ำ หลอดไฟฟ้านีออน โทรศัพท์ หรือ เครื่องปรับความถี่
2. การตรวจน้ำโดยใช้หอยแมลงภู่
Valvometer พัฒนาขึ้นมาโดย
Ifrmer ผลิตและทำการขายโดย MICREL เป็นเครื่องมือตรวจสอบการปน
เปื้อนของน้ำที่ให้ผลรวดเร็วทั้งในแหล่งน้ำจืดและน้ำเค็ม
Biocapture ชนิดนี้วางอยู่บนพื้นฐานการ
บันทึกการเปิด-ปิดของฝาหอย
เครื่องมือชนิดนี้มีขนาดเล็ก ดังนั้น จึงสามารถจุ่มลงไปในน้ำที่ต้องการ
ตรวจสอบไม่ว่าจะเป็นน้ำประปา
น้ำทิ้งลงไปในทะเลหรือแม่น้ำ หรือน้ำที่ใช้ในการปลูกผักลอย โดยจะ
สามารถตรวจสอบสารปนเปื้อนต่างๆ ได้
เช่น ยาฆ่าแมลง โลหะหนัก ไฮโดรคาร์บอน แอมโมเนีย
เป็นต้น
โดยปกติแล้วหอยแมลงภู่จะอ้าปากอยู่ตลอดเวลาเพื่อหายใจเอาออกซิเจนและจับแพลงก์ตอนที่ลอยอยู่ในน้ำเป็นอาหาร
แต่ทันทีที่น้ำมีการปนเปื้อนสารพิษ หอยจะเกิดอาการระคายเคืองและปิด-เปิด
ฝาตลอดเวลาและจะถี่ยิ่งขึ้นเมื่อน้ำมีสารปนเปื้อนเป็นปริมาณสูงขึ้น
เครื่องมือมีลักษณะเป็นแผ่นกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
300 มิลลิเมตร หนา 43 มิลลิเมตร
และมีหอยแมลงภู่จำนวน 8 ตัวติดอยู่ด้านบน
ฝาบนของหอยจะมีเครื่องวัดติดอยู่เพื่อทำการบันทึกการปิด-เปิดของฝาหอย
หน่วยบันทึกข้อมูลขนาดจิ๋วตรงกลางแผ่นสามารถบันทึกข้อมูลการปิด-เปิดได้กว่า 32,000 ครั้ง และสามารถเก็บข้อมูลได้เป็นเวลาหลายสัปดาห์
ข้อมูลต่างๆ
จะถูกส่งไปยังเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ด้วยระบบส่งข้อ
มูลแบบไร้สายสำหรับการควบคุมอย่างต่อเนื่องจะมีซอฟต์แวร์ที่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณเตือนเมื่อหอยมีปฏิกิริยาถึงจุดที่กำหนดไว้
ซึ่งจะนำไปสู่ขั้นตอนการนำน้ำไปตรวจสอบ
3. เครื่องตรวจสอบคุณภาพน้ำจากการเรืองแสงของสาหร่ายขนาดเล็ก
Fluotox เป็นเครื่องมือวัดการเรืองแสงของสาหร่ายขนาดเล็ก
เช่น Scendedsmus subspicatus พัฒนาโดย
ASPECT SERVICE ENVIRONMENT และ ARNATRONIC สารพิษโดยเฉพาะยาฆ่าแมลงจะทำให้
สาหร่ายไม่สามารถทำการสังเคราะห์ด้วยแสงและนำมาใช้ในการเจริญเติบโต
พลังงานแสงอาทิตย์ที่
สาหร่ายซึมซับไว้จึงเปลี่ยนเป็นพลังความร้อนและเกิดการเรืองแสง
ในกรณีของสาหร่ายสีเขียวขนาด
เล็ก
ความเข้มของแสงที่เรืองออกมาจะขึ้นอยู่กับชนิดของสารปนเปื้อน
และปริมาณที่อยู่ในน้ำ Fluotox
จึงนำคุณสมบัตินี้มาใช้ในการตรวจสอบน้ำ
สาหร่ายจะถูกนำไปติดไว้ที่ตาข่ายเนื้อเยื่อแล้วนำไปแช่ในกระแสน้ำที่ต้องการตรวจสอบ
พร้อมกับฉายแสงสีฟ้าที่ความถี่ 400 Hz เพื่อเป็นการกระตุ้นกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
การเรืองแสงจะถูกตรวจจับโดย Photocell ผ่านฟิลเตอร์อินฟาเรด
และส่งไปยังหน่วยประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์
การวิเคราะห์จะช่วยให้สามารถประเมินคุณภาพน้ำที่ตรวจสอบได้
เครื่องมือตรวจสอบชนิดนี้สามารถตรวจการปนเปื้อนในกระแสน้ำที่ไหลมาเพียงระยะสั้นๆ
และไวต่อสารพิษ
4. การตรวจมลพิษด้วยการวัดการปล่อยกระแสไฟฟ้า
ของปลาขตร้อน
เครื่องมือที่ใช้ประโยชน์จากระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาของปลาเขตร้อนชนิดหนึ่งในอเมริกาใต้ที่ชื่อ
Apteronotus albifrons ตระกูลเดียวกับปลาไหลไฟฟ้า
ปลาตระกูลนี้ใช้กระแสไฟฟ้าในการสำรวจสภาพแวดล้อมและเพื่อสื่อสาร
ที่ผิวหนังของมันจะมีตัวรับ “ภาพสะท้อนไฟฟ้า” จำนวนหลายหมื่นตัว กระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจะมีลักษณะเป็นคลื่น
โดยมีความถี่และรูปร่างคงที่เมื่อสภาพแวดล้อมเป็นปกติ
การเปลี่ยนแปลงความถี่หรือรูปร่าง (ซึ่งอาจเกิดขึ้นทั้งสองอย่างพร้อมกัน)
แม้แต่เพียงเล็กน้อยสามารถบอกให้รู้ถึงความผิดปกติของน้ำ หรือการปนเปื้อนจากสารพิษ
ความถี่ของสัญญาจะใกล้ 1,000 Hz ซึ่งจัดว่าสูงมากสำหรับไฟฟ้าที่มาจากสิ่งมีชีวิต
นับเป็นข้อได้เปรียบสำคัญอันหนึ่งเพราะมีความห่างจากความถี่อุตสาหกรรม (50
Hz) ที่มักก่อให้เกิดคลื่นแทรก
วิธีการนี้ต้องควบคุมอุณหภูมิของน้ำไว้ที่
25 องศาเซลเซียส แล้วใส่ปลา 3
ตัวลงไปในตู้กระจกขนาดบรรจุน้ำ 15 ลิตร มา 3 ตู้ ตู้ละ 1 ตัว
ปลาจะรีบหนีเข้าไปซ่อนตัวอยู่ในท่อพีวีซีที่มีอุปกรณ์ตรวจจับกระแสไฟฟ้าติดอยู่ตรงทางเข้าและออกรวมทั้งด้านใน
ท่อพีวีซีนี้ทำหน้าที่สองอย่าง คือ
ให้ความปลอดภัยกับตัวปลา และช่วยให้การตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าเป็นไปได้โดยง่าย ปลา Apteronotus albifrons เป็นปลาที่ไม่เกิดอาการเครียดง่ายและไม่ค่อยขัดขืนเมื่อนำมาใช้งาน
สัญญาณไฟฟ้าจะถูกนำมาขยาย
คอมพิวเตอร์จะคอยทำหน้าที่ติดตามการเปลี่ยนแปลงความผิดปกติที่เกิดขึ้นกับปลาและน้ำทันทีที่มีการตรวจพบมลพิษ
จะมีการนำน้ำไปตรวจสอบเพื่อหาสารพิษปนเปื้อน
และปล่อยน้ำใหม่เข้ามาแทนที่เพื่อป้องกันปลาตายโดยอัตโนมัติ
เครื่องมือชนิดนี้สามารถตรวจพบไซยาไนด์ขนาดเข้มข้นได้ในเวลาไม่ถึงชั่วโมง
เหล่านี้คือการประสานเทคโนโลยีและทรัพยากรชีวภาพ
เพื่อทำหน้าที่ยามเตือนภัยทางด้านสิ่งแวดล้อม
ข้อมูลจาก web.ku.ac.th
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น