La biotechnologie est souvent considérée comme synonyme de recherche biomédicale, mais il existe de nombreuses autres industries qui profitent des méthodes biotechnologiques pour étudier, cloner et modifier les gènes. Nous nous sommes habitués à l'idée de enzymes dans notre vie quotidienneet de nombreuses personnes connaissent les controverses entourant l’utilisation de OGM dans nos aliments. L'industrie agricole est au centre de ce débat, mais depuis l'époque de George Washington Carver, la biotechnologie agricole a produit d'innombrables nouveaux produits qui ont le potentiel de changer nos vies pour le mieux.
Les vaccins oraux sont en préparation depuis de nombreuses années comme solution possible à la propagation des maladies dans les pays sous-développés, où les coûts sont prohibitifs pour une vaccination généralisée. Cultures génétiquement modifiées, généralement des fruits ou des légumes, conçues pour transporter des protéines antigéniques provenant de pathogènes infectieux, qui déclencheront une réponse immunitaire en cas d'ingestion.
Un exemple de ceci est un vaccin spécifique au patient pour le traitement du cancer. Un vaccin anti-lymphome a été fabriqué à partir de plants de tabac porteurs d'ARN de cellules B malignes clonées. La protéine résultante est ensuite utilisée pour vacciner le patient et renforcer son système immunitaire contre le cancer. Les vaccins sur mesure pour le traitement du cancer se sont révélés très prometteurs dans les études préliminaires.
Les plantes sont utilisées pour produire des antibiotiques à usage humain et animal. L'expression de protéines antibiotiques dans les aliments du bétail, directement nourris aux animaux, est moins coûteuse que la production d'antibiotiques traditionnelle, mais cette pratique soulève de nombreuses bioéthique problèmes parce que le résultat est répandu, peut-être une utilisation inutile d'antibiotiques qui peuvent favoriser la croissance de résistants aux antibiotiques bactérien souches.
Plusieurs avantages à utiliser des plantes pour produire des antibiotiques pour l'homme sont des coûts réduits en raison de la plus grande quantité de produit qui peut être produite à partir de plantes par rapport à unfermentation unité, facilité de purification et risque réduit de contamination par rapport à celui de l'utilisation de cellules de mammifères et de milieux de culture.
La biotechnologie agricole ne se limite pas à lutter contre les maladies ou améliorer la qualité des aliments. Il existe des applications purement esthétiques, et un exemple en est l'utilisation de techniques d'identification et de transfert de gènes pour améliorer la couleur, l'odeur, la taille et d'autres caractéristiques des fleurs.
De même, la biotechnologie a été utilisée pour apporter des améliorations à d'autres plantes ornementales courantes, en particulier les arbustes et les arbres. Certains de ces changements sont similaires à ceux apportés aux cultures, comme l'amélioration de la résistance au froid d'une race de plante tropicale afin qu'elle puisse être cultivée dans les jardins du Nord.
L'industrie agricole joue un rôle important dans l'industrie des biocarburants, fournissant les matières premières pour la fermentation et le raffinage de la bio-huile, du bio-diesel et du bio-éthanol. Le génie génétique et les techniques d'optimisation enzymatique sont utilisés pour développer des matières premières de meilleure qualité pour une conversion plus efficace et des rendements BTU plus élevés des produits combustibles résultants. Les cultures à haut rendement et à forte densité énergétique peuvent minimiser les coûts relatifs associés à la récolte et au transport (par unité d'énergie dérivée), résultant en des produits de carburant de plus grande valeur.
L'amélioration des caractéristiques des plantes et des animaux grâce à des méthodes traditionnelles telles que la pollinisation croisée, le greffage et le croisement prend beaucoup de temps. Les progrès de la biotechnologie permettent d'apporter rapidement des changements spécifiques, au niveau moléculaire, par la surexpression ou la suppression de gènes, ou l'introduction de gènes étrangers.
Ce dernier est possible en utilisant des mécanismes de contrôle de l'expression des gènes tels que des promoteurs de gènes spécifiques et facteurs de transcription. Des méthodes telles que la sélection assistée par marqueurs améliorent "dirigé" l'élevage, sans la controverse normalement associée aux OGM. Les méthodes de clonage génétique doivent également viser les espèces différences dans le code génétique, la présence ou l’absence d’introns et les modifications post-traductionnelles telles que méthylation.
Pendant des années, le microbe Bacillus thuringiensis, qui produit une protéine toxique pour les insectes, en particulier la pyrale du maïs, a été utilisée pour saupoudrer les cultures. Pour éliminer le besoin de saupoudrer, les scientifiques ont d'abord développé le maïs transgénique exprimant la protéine Bt, suivi de la pomme de terre Bt et du coton. La protéine Bt n'est pas toxique pour l'homme et les cultures transgéniques permettent aux agriculteurs d'éviter plus facilement les infestations coûteuses. En 1999, une controverse a émergé sur le maïs Bt en raison d'une étude qui suggérait que le pollen migrait sur l'asclépiade où il tuait les larves de monarque qui en mangeaient. Des études ultérieures ont démontré que le risque pour les larves était très faible et, au cours des dernières années, la controverse sur le maïs Bt est passée au thème de l'émergence d'une résistance aux insectes.
À ne pas confondre avec résistance aux parasites, ces plantes tolèrent de permettre aux agriculteurs de tuer les mauvaises herbes environnantes sans nuire à leur récolte de manière sélective. L'exemple le plus célèbre est la technologie Roundup-Ready, développée par Monsanto. Introduites pour la première fois en 1998 sous forme de soja GM, les plantes Roundup-Ready ne sont pas affectées par l'herbicide glyphosate, qui peut être appliqué en grandes quantités pour éliminer toute autre plante dans le champ. Les avantages sont des économies de temps et d'argent associés au travail du sol conventionnel pour réduire les mauvaises herbes ou plusieurs applications de différents types d'herbicides pour éliminer des espèces spécifiques de mauvaises herbes sélectivement. Les inconvénients possibles incluent tous les arguments controversés contre les OGM.
Les scientifiques créent des aliments génétiquement modifiés qui contiennent des nutriments connus pour aider à lutter contre les maladies ou la malnutrition, afin d'améliorer la santé humaine, en particulier dans les pays sous-développés. Un exemple de ceci est Riz doré, qui contient du bêta-carotène, le précurseur de la production de vitamine A dans notre corps. Les personnes qui mangent du riz produisent plus de vitamine A, un nutriment essentiel manquant dans l'alimentation des pauvres des pays asiatiques. Trois gènes, deux issus de jonquilles et un issu d'une bactérie, capables de catalyser quatre réactions biochimiques, ont été clonés dans du riz pour en faire "d'or." Le nom vient de la couleur du grain transgénique due à la surexpression du bêta-carotène, qui donne aux carottes leur orange Couleur.
Moins de 20% de la terre est constituée de terres arables, mais certaines cultures ont été génétiquement modifiées pour les rendre plus tolérantes à des conditions telles que la salinité, le froid et la sécheresse. La découverte de gènes dans les plantes responsables de l'absorption du sodium a conduit au développement de Assommer plantes capables de croître dans des environnements riches en sel. La régulation à la hausse ou à la baisse de la transcription est généralement la méthode utilisée pour modifier la tolérance à la sécheresse chez les plantes. Les plants de maïs et de colza, capables de prospérer dans des conditions de sécheresse, en sont à leur quatrième année de essais sur le terrain en Californie et au Colorado, et il est prévu qu'ils atteindront le marché en 4-5 ans.
La soie d'araignée est la fibre la plus solide connue de l'homme, plus résistante que le Kevlar (utilisé pour fabriquer des gilets pare-balles), avec une résistance à la traction plus élevée que l'acier. En août 2000, la société canadienne Nexia a annoncé le développement de chèvres transgéniques qui produisaient des protéines de soie d'araignée dans leur lait. Bien que cela ait résolu le problème de la production de masse des protéines, le programme a été abandonné lorsque les scientifiques n'ont pas pu comprendre comment les transformer en fibres comme le font les araignées. En 2005, les chèvres étaient en vente à quiconque les prendrait. Bien qu'il semble que l'idée de la soie d'araignée ait été mise sur l'étagère, pour le moment, c'est une technologie qui ne manquera pas de réapparaître à l'avenir, une fois que plus d'informations seront recueillies sur la façon dont les soies sont tissé.