بيوتكنولوژى و امنيت غذايى

دكتر نادر مقصودى*

با اندك تاملى درمى يابيم كه در ۲۵ سال آينده در جهان در مورد تغذيه چندين واقعه ناگزير رخ خواهد داد:
الف- افزايش جمعيت: برآورد مى شود كه جمعيت جهان در سال ۲۰۲۵ به حدود ۹ ميليارد نفر برسد. در اين ميان بيشترين سهم مربوط به كشورهاى آسيايى و آفريقايى است كه اصولاً كشورهاى در حال توسعه ناميده مى شوند. (و كشور ايران نيز جزء آنها به شمار مى آيد)
ب- افزايش دماى زمين و كاهش سطح زمين هاى مناسب كشاورزى و عدم رشد منابع غذايى همپاى رشد جمعيت و در نتيجه مهيا نبودن امكان پاسخگويى به نياز غذايى جمعيت جهان.
ج- تحولى اساسى كه بيوتكنولوژى به عنوان يك فناورى نو و جامع در صنعت ايجاد كرده به بلوغ خود مى رسد و حاكميت خود را بر بسيارى از زمينه هاى راهبردى مثل بهداشتى، انرژى صنعتى و به ويژه كشاورزى و غذايى تحكيم خواهد بخشيد.
در حال حاضر ۷/۱ ميليارد نفر غذاى خود را از طريق منابع ازتى، ۶۷/۱ ميليارد توسط آبيارى و ۴/۲ ميليارد نفر با روش هاى پيشرفته در كشاورزى، مثل فرآورده هاى محافظت شده غله اى تامين مى كنند. پيش بينى مى شود در سال ۲۰۲۵ حدود ۲/۲ ميليارد نفر توسط منابع ازتى، ۴/۲ ميليارد نفر توسط آبيارى و ۲۵/۲ ميليارد نفر به وسيله روش هاى مناسب و پيشرفته زراعت و ۶/۱ ميليارد نفر (يعنى ۱۹ درصد جميعت جهانى) به وسيله مهندسى ژنتيك غلات تغذيه نمايند.
از سوى ديگر براساس برخى محاسبات تاثير كمى بيوتكنولوژى بر فرآورده هاى غذايى منطقه اى پيش بينى براى سال ۲۰۲۵ از اين قرار است: آفريقا شش درصد، آمريكاى لاتين ۱۷ درصد، آسيا ۲۰ درصد و كشورهاى توسعه يافته ۲۸ درصد. هرچند اهميت بيوتكنولوژى در بسيارى از كشورهاى در حال توسعه تا حد زيادى درك شده است، متاسفانه روند و سرعت توسعه و فرهنگ استفاده از غلات مهندسى ژنتيك شده در اين كشورها اميدواركننده نيست. به رغم اين كه بيوتكنولوژى به ويژه مهندسى ژنتيك گياهان و جانوران براى رسيدن به هدف هاى موردنظر به منظور رفع مشكل در زمينه تغذيه داراى توان بالقوه زيادى بوده و امكان افزايش بهره بردارى و همين طور حفظ منابع طبيعى را در اختيار مى گذارد. آمار ذكر شده نكاتى را بيان مى كند براى مثال هر چند سنگينى وزنه جمعيت و صدمات ناشى از كاهش زمين هاى قابل كشت در آينده بر دوش سه منطقه آفريقا، آمريكاى لاتين و آسيا است، حتى درصدهاى پيش بينى شده در مبحث تاثير كمى بيوتكنولوژى بر فرآورده هاى غذايى كه با توجه به روال جارى ديوان سالارى، مشكلات درونى، فقر، بى برنامگى و... و روند كنونى بر رشد بيوتكنولوژى در اين كشورها كه حتى تحقق ۵۰ درصد از آن نيز كارى ويژه و درخور تشويق است باز هم به هيچ روى تكافوى نيازهاى غذايى و بهداشتى اين مناطق را نمى دهد و با رشد سريعى كه اين فناورى در كشورهاى در حال توسعه به خود گرفته بيوتكنولوژى خود عاملى خواهد شد براى ايجاد تفوق و برترى قطب غنى بر فقير و عملاً اين فناورى كه اميد مى رود بتواند يك نقطه روشنى در آينده اقتصادى كشورهاى در حال توسعه باشد عامل عقب نگه داشتن آن كشورها بشود. زيرا در حال حاضر نيز عدم تطبيق با سرعت رشد جهانى و عقب ماندگى در اين فناورى باعث شده كه اين ممالك حتى نتوانند منابع ژنتيكى خود را نيز حفظ نمايند و عملاً اين ذخاير توسط قطب هاى قوى فناورى دنيا مورد تهاجم قرار گرفته و به يغما برده مى شود. با مشاهده وضعيت جهانى و ارزيابى آينده اين فناورى كه قطعاً جايگاهى راهبردى خواهد داشت، بايد تاكيد نمود كه بدون شك ايران در اين صحنه رقابت بين المللى فناورى وارد خواهد شد و بايد براى آينده خود جايگاه و نقش مشخصى را ترسيم و انتخاب كند تا بتواند فضايى براى توسعه داشته باشد. متاسفانه شرايط كشور ما نيز بهتر از كشورهاى در حال توسعه ضعيف نيست. برخى از شرايطى كه بر كشور ما حاكم است را مى توان اين گونه برشمرد:
۱- جمعيت زياد و نرخ بالاى رشد جمعيت.
۲- اقتصاد شكننده وابسته به نفت.
۳- وابستگى شديد غذايى به خارج كه عملاً بالاترين رقم واردات برنج و گندم را در جهان به خود اختصاص داده ايم.
۴- نداشتن يك پايه قوى در علوم پايه كه اساس توسعه و رشد علوم و فناورى است.
۵- نهايى شدن اولويت هاى فناورى در كشور.
۶- مشخص نبودن جايگاه بيوتكنولوژى.
با درنظر گرفتن اين نكات اساسى كه مى توان مباحث ديگرى را بر آن افزود و همچنين اين موضوع كه اين فناورى (و اصولاً هيچ فناورى) سرعت رشدش با كشورهاى در حال توسعه تنظيم نمى شود، بيوتكنولوژى براساس شواهد موجود به رشد خود با سرعت در جهان ادامه خواهد داد و اگر نتوانيم خود را هر چه سريع تر با اين روند تطبيق دهيم پس از يك دهه ديگر هيچ كارى براى پيوستن به اين كاروان عظيم فناورى از ما برنخواهد آمد.
بسيارى از كشورهايى كه اوايل دهه ۱۹۹۰ اين معضل را به طور دقيق درك كردند، با سرعت و واقع بينى براى دهه بعد خود برنامه ريزى كردند و خود را به كاروان جهانى در اين فناورى رساندند. در اين مقوله مى توان از كشورهايى مثل كره جنوبى و ژاپن نام برد.
كره جنوبى با درك روند و سرعت رشد بيوتكنولوژى و شناخت جايگاه خودش در سال هاى اوليه دهه ۱۹۹۰ و پيش بينى نقش خود در سال هاى ۲۰۰۰ و بعد از آن و اعتقاد به نقش كليدى اين فناورى در توسعه و عزم راسخ ملى، يك حركت فشرده و جامع را كه از سطح بالاترين مقام اجرايى تا رده هاى صفى كشور را شامل مى شد، شروع كرد و در سال ۲۰۰۰ جايگاه مشخص و مناسبى را در زمينه بيوتكنولوژى در جهان به خود اختصاص داد. اين كشور كه در حال حاضر ۵-۳ درصد بازار حداقل صد ميلياردى دارويى جهانى بيوتكنولوژى را در اختيار دارد داراى فناورى براى مقابله و مبادله با ديگر ممالك جهان و احياناً رفع مشكلات داخلى خود است.
علل موفقيت كره جنوبى در بيوتكنولوژى را اين گونه برشمرده اند:
۱- عنايت خاص رئيس جمهور به اين رشته.
۲-اولويت دادن به اين رشته در برنامه هاى توسعه كشور.
۳- برخورد فعال بيشتر نهادها و دستگاه هاى ملى و دولتى با اين رشته.
۴- اعمال سياست هاى مدون و متكى بر منافع ملى در پژوهش هاى مربوط به اين رشته.
حال بايد ديد كشورى مثل ايران چه بايد بكند؟ برخى از كشورها مثل برزيل معتقدند كه نبايد منتظر تصميم گيرى و سياستگزارى توسط كشورهاى پيشرفته براى كشورهاى در حال توسعه شد، زيرا برنامه اى كه توسط كشورهاى غربى تهيه شود شالوده اش ايجاد شكاف و در نهايت استثمار بيشتر ضعيف توسط قوى است. برخى ديگر از كشورها مثل هند و ژاپن، اعتقاد دارند كه بايد با درك شرايط داخلى و شناخت معيارهاى بين المللى برنامه مشخصى براى رسيدن به هدف هايى كه در آينده فضاى مناسب براى كشورهاى ضعيف را ايجاد بنمايد تدوين نمود و اقداماتى جدى و عملى در راستاى رسيدن به هدف هاى پيش بينى شده انجام داد كه عملاً نيز انجام داده اند و در حال حاضر در سطح جهانى به عنوان كشورهاى داراى قابليت هاى بيوتكنولوژى شناخته شده اند.
در اينجا ضرورى است بر دو نكته تاكيد كرد: اول اين كه بيوتكنولوژى فقط در ارتقاى كميت و كيفيت مواد غذايى نقش ندارد بلكه زمينه هاى حياتى ديگرى مثل بهداشت و درمان، دارو، انرژى، دام و آبزيان و دفاعى را نيز تحت سيطره قرار داده و هر نوع رشد در اين زمينه به بهبود وضعيت دارويى، بهداشتى و زمينه هاى ديگر در كشور مى انجامد. نكته مهم ديگر، جايگاه اين زمينه ها در حفظ اقتدار ملى كشور است زيرا برخى از مقولات، مثل كشاورزى، دارويى، غذايى و انرژى، از مباحث راهبردى براى هر كشور به شمار مى رود و تهديد و صدمه در آن زمينه تهديد بر اقتدار ملى آن كشور است. بدين روى بيوتكنولوژى در شكل عام، به صورت مستقيم در حفظ و اقتدار ملى توسط تقويت پايه هاى اساسى آن كه شامل اقتصاد، كشاورزى، دارويى، انرژى و دفاعى است نقش اساسى دارد.
در اينجا به اهميت طراحى برنامه بلندمدت براى بيوتكنولوژى با درك جامع از اوضاع كشور، شناخت وضعيت جهانى و مطالعه دقيق روند رشد كشورهاى مشابه و بدون دخالت دادن سليقه هاى فردى در اين مقوله حياتى تاكيد مى نماييم. بايد هرچه سريع تر در سطوح مختلف كشور نسبت به تدوين برنامه هاى مشخص اجرايى براى رسيدن به هدف هاى عالى در اين زمينه قدم برداشت و ضمانت هايى را نيز براى شروع و تداوم اين برنامه ها پيش بينى كرد تا تحولات سياسى و اقتصادى تاثيرى بر روند آن نگذارند. قطعاً نوع برنامه بايد به صورتى باشد كه تمام بضاعت كشور در زمينه بيوتكنولوژى به بهترين وجه و به صورت نرم افزارى در كنار يكديگر قرار گيرد تا بتوان بهترين نتيجه را از امكانات موجود گرفت. زيرا گاهى ممكن است برنامه هايى طراحى شود ولى از آنجا كه واقعيت هاى موجود را در مورد مراكز و سازمان هاى فعال به درستى در نظر نمى گيرد، از لحاظ نظرى مناسب و خوب به نظر مى آيد ولى در مرحله عملى به نتيجه نمى رسد. بيوتكنولوژى از مقولاتى است كه بايد براى دستيابى به هدف هاى آن از تمام امكانات موجود بيوتكنولوژى كشور و زمينه هاى وابسته به آن استفاده كرد. نكته حايز اهميت ديگر در اين برنامه ريزى زمان است. بدين معنا كه اين برنامه راهبردى بايد هرچه سريع تر تهيه شود و در آن نيز با حذف سدهاى بوروكراتيك در مسير برنامه حداقل زمان ممكن را براى رسيدن به هدف ها محاسبه كرد. اگر مقوله زمان در برنامه به صورتى به كار گرفته نشود تا برنامه با حركت جهانى تطابق و همخوانى پيدا كند قطعاً دستاوردهاى اجرايى برنامه مثبت و كاربردى نخواهد بود. آخرين نكته اين كه برنامه ريزى براى اين فناورى پيشرفته، مجرد و جدا از برنامه ريزى كلى براى رشد علوم و فناورى در كشور يا دست كم برنامه ريزى براى پيشرفت علوم پايه نيست. زيرا علوم پايه به عنوان جايگاه و فضاى توسعه بيوتكنولوژى بايد مدنظر قرار گيرد و اصولاً برنامه ها همديگر را تقويت كنند.
در اين زمينه بهترين افراد، متخصصان كشور هستند كه مى توان با بهره گيرى از تعهد، تخصص، انگيزه و آگاهى آنها از وضعيت جهانى نسبت به تدوين برنامه هاى مشخص و واقع بينانه اقدام كرد و با اين روش نه تنها برنامه ريزى اصولى و كاربردى انجام داد بلكه نوعاً خود اين افراد را نيز براى رشد و ارتقا و پيشبرد برنامه دخيل كرد تا در آينده هم با انگيزه براى دستيابى به هدف هاى آن كوشش كنند و هم آينده خود را در جايگاه رفيع اين فناورى در كشور ترسيم كنند و به عنوان نيروهاى اصلى اين برنامه اساسى در كشور باقى بمانند. به هر صورت فرصت بسيار كم است و راه بسيار ناهموار و اگر هرچه سريع تر دست به كار نشويم، عقب مى مانيم و در مقابل نسل آينده مسئول خواهيم بود.
* عضو هيات علمى دانشگاه علوم پزشكى شهيد بهشتى
روزنامه شرق

نانوروبات هاى پزشك سلولى مى آيند

ايسنا: بشر در آينده با ساخت نانوروبات ها، پزشك سلولى را براى بررسى وضعيت سلول و درمان بيمار ى هاى سلولى فراهم مى كند. دكتر صفدر زارع حسين آبادى، دكتراى فيزيك پزشكى و استاد دانشگاه، با اشاره به ظرفيت هايى كه نانوتكنولوژى در عرصه پزشكى فراهم مى كند، اظهار داشت: شناسايى به موقع و دقيق يك بيمارى به پيشگيرى و درمان آن كمك مى كند و حال آنكه با ساخت نانوروبات هايى در ابعاد ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر مى توان پزشك سلولى را به داخل سلول ( غشاى سلولى اجازه عبور اجسامى به اندازه ۱۰۰ نانومتر را مى دهد) فرستاد و قبل يا حين بيمارى، مكان و نوع آن را شناسايى و به موقع جهت درمان اقدام كرد. وى ساخت نخ هاى بخيه قابل جذب، حسگرهاى شبكيه چشم و بخش حلزونى گوش (براى درمان نابينايى و ناشنوايى) را از ديگر كاربردهاى نانوتكنولوژى در پزشكى دانست و اظهار داشت: بشر از ده سال گذشته با ورود به اين عرصه در رشته هاى پزشكى، داروسازى و صنعت در حد تحقيقاتى به پيشرفت هاى قابل ملاحظه اى رسيده است و پيش بينى مى شود تا سال ۲۰۲۰ به كمك نانوتكنولوژى به يافته هاى جديدترى نيز نايل شود. گفتنى است يك نانومتر معادل يك ميلياردم متر است كه در اين محدوده رفتار مواد تغيير مى كند و به همين دليل مى توان به راحتى ساختار مواد را بر هم زد.

نقطه هاى كوآنتومى و امواج نورانى

ايرنا: مطالعه در اسرار جهان كوآنتومى كار نسبتاً ساده اى است. كافى است يك تكه كوچك نيمه هادى در مقياس نانومتر را در يك حفره كوچك كه در آن يك موج نور به تله افتاده قرار دهيد و بعد شاهد نحوه تعامل و ميان كنش اين ذره كوچك با موج نور باشيد. اشكال كوچكى كه در اين سناريوى به ظاهر سرراست وجود دارد آن است كه جا دادن يك ذره كوچك نيمه هادى در درون يك حفره كوچك و نيز طراحى حفره اى كه بتواند يك موج نور را به دام اندازد، كار مهندسى ساده اى نيست. يك گروه از محققان از دانشگاه كاليفرنياى «سانتا باربارا» با همكارى پژوهشگران موسسه فدرال تحقيقات درباره فناورى در زوريخ در كشور سوئيس راه تازه اى را براى غلبه بر اين مشكل مهندسى پيدا كرده اند. به نظر مى رسد سابقه و سنت ساعت سازى دقيق در سوئيس راهنماى عمل اين محققان بوده است چرا كه اين پژوهشگران توانسته اند يك نقطه كوآنتومى را در درون مجموعه اى از لايه هاى نيمه هادى هاى مختلف كه بر روى يكديگر به شكل تكه هاى مختلف يك ساندويچ سوار شده بودند، به وجود آورند و سپس سوراخ و منافذ كوچكى را با مته هاى ظريف در اطراف اين ساندويچ حاوى نقطه الكترونى ايجاد كنند و به اين ترتيب يك «بلور نورى» توليد كردند كه به منزله ديواره هاى حفره عمل مى كند. تنها كار باقيمانده براى مشاهده نمايش ميان كنش نور و نقطه آن بود كه طول موج امواجى كه به درون حفره هدايت مى شود با توجه به ابعاد حفره تنظيم شود.

يك ايرانى دانشمند برگزيده شيمى جهان شد

واحد مركزى خبر: دكتر مجيد هروى از ايران، دانشمند برگزيده شيمى جهان در سال ۲۰۰۵ شد. شيميدانان و محققان جهان، تعداد مقاله ها و پژوهش هاى علمى دكتر مجيد هروى عضو هيات علمى دانشگاه الزهراى تهران را علت انتخاب وى به عنوان دانشمند برتر شيمى سال ۲۰۰۵ اعلام كردند. دكتر مجيد هروى فارغ التحصيل رشته فوق دكتراى شيمى از آمريكاست كه ۲۰ سال از عمرش را صرف تحقيق و پژوهش كرده است . اين دانشمند گفت: تلاش مى كنم آموخته ها و تحقيقات خود را به دانشجويان عرضه كنم تا آنها در زمان كوتاهى راه طولانى ترى را بپيمايند و در اعطاى علم كشور گام بردارند. موسسه و پايگاه اينترنتى بين المللى ISI اين دانشمند را به عنوان دانشمند شيمى جهان معرفى كرد.

ساخت موفقيت آميز نخستين تفنگ فوتونى

ايرنا: نخستين تفنگ فوتونى كه قادر است تك فوتون ها را در امتداد لوله هاى فيبر نورى انتقال دهد در انگليس، تكميل و اطلاعات مربوط به آن در يك كنفرانس علمى در بالتيمور آمريكا ارائه شد. اين موفقيت يكى از آخرين موانع را از سر راه انتقال پيام هاى رمز شده از طريق خطوط معمولى تلفن برطرف مى سازد.
در روش هاى رمزنگارى، مشخصات هر يك از عبارات در يك پيام به گونه اى تغيير داده مى شود كه تنها گيرنده اصلى بتواند با كمك يك كليد رمز، از محتواى اصلى اطلاع پيدا كند. اما در انتقال رمزها با استفاده از خطوط مخابراتى يكى از اصلى ترين محدوديت ها، ارسال خود كليد رمز براى گيرنده است. زيرا اين خطر وجود دارد كه راهزنان رايانه اى در وسط راه، اين پيام را رديابى كنند و كليد رمز را به دست آورند.
بيست سال پيش دو فيزيكدان به نام هاى جايلز براسارد و چارلز بنتى خطوط كلى شيوه اى را ارائه دادند كه با استفاده از آن اين امكان به وجود مى آمد كه بتوان كليد رمز را بدون آنكه خطر رديابى آن وجود داشته باشد از طريق خطوط مخابراتى انتقال داد.
ايده اصلى اين دو فيزيكدان متكى بر اين نظر بود كه پيامى كه با كمك ذرات كوآنتومى نظير فوتون ها ارسال مى شود چنان شكننده است كه هر نوع تلاش غيرمجاز براى رديابى آن موجب تغيير يافتن مشخصه هاى اين ذرات مى شود و در نتيجه محتواى پيام از بين مى رود و در عين حال گيرنده و فرستنده پيام نيز از اين امر اطلاع پيدا مى كنند.
اما محدوديت اصلى اين روش در آن است كه اين شيوه رمزنگارى تنها در صورتى با موفقيت به كار گرفته مى شود كه كليد رمز با استفاده از تك فوتون ها ارسال شود نه آنكه به شيوه اى كه در حال حاضر در مخابرات مورد استفاده است، از شمار زيادى فوتون براى اين منظور بهره گرفته شود.
مشكل در اينجاست كه انتقال تك فوتون ها در امتداد خطوط مخابراتى كارى دشوار است. در سال گذشته شمارى از شركت ها كار فروش جعبه ابزارهايى را براى رمزنگارى كليد رمزها آغاز كرده اند كه مى توانند با كاهش شدت پرتو يك ليزر پالس هايى توليد كنند كه هر يك به طور متوسط داراى يك فوتون هستند. اما اين احتمال كوچك همواره وجود دارد كه برخى از پالس ها داراى دو يا سه فوتون باشند. همين جنبه يك نقطه ضعف بزرگ به شمار مى آيد زيرا راهزنان كامپيوترى مى توانند اين فوتون هاى اضافى را رديابى كنند بدون آنكه گيرنده يا فرستنده از آن اطلاع يابند.
«آندرو شيلدز» و همكارانش از آزمايشگاه تحقيقاتى توشيبا در كمبريج در انگلستان موفق شده اند يك ديود نورى را تكميل كنند كه مى تواند در هر ثانيه تا هزار تك فوتون توليد كند و اطلاعات را با آهنگ يك مگابايت در ثانيه انتقال دهد. نكته مهم در اين ابداع تازه آن است كه تفنگ جديد الكترونى با همان طول موج ۱۳ ميكرومتر كار مى كند كه فيبرهاى نورى تجارى در آن عمل مى كنند. به گفته شيلدز تفنگ جديد در دو تا سه سال آينده براى مصرف تجارى آماده مى شود.
اين دستگاه در اصل از يك ديود نورى معمولى از جنس «آرسنيد گاليم» تشكيل شده كه حاوى شمارى از نقطه هاى كوآنتومى متشكل از خوشه هايى از «آرسنيد يد» است كه هر كدام تنها حاوى چند هزار اتم هستند.
در ديودهاى تجارى متعارف، الكترون هايى كه در لايه مركزى ديود قرار دارند با آنچه كه در الكترونيك «حفره» ناميده مى شود و نوعى بار مثبت مجازى است (يا عدم حضور الكترون) تركيب و در نتيجه يك فوتون نور توليد مى شود. در دستگاه جديد تركيب الكترون ها و حفره ها تنها در درون نقطه هاى كوآنتومى اتفاق مى افتد و موجب مى شود تا فوتون هايى با طول موج مشابه اندازه اين خوشه ها توليد شوند.
به اين ترتيب اندازه خوشه ها طول موجى را كه دستگاه در آن عمل مى كند مشخص مى سازد. با استفاده از يك لايه روكش مى توان تنها به يك فوتون اجازه داد تا در هر نوبت از دستگاه خارج شود و به اين ترتيب بازده دقيق و مورد نظر دستگاه تامين مى شود.
به گفته شيلدز اين دستگاه در مرحله تكميل نهايى قادر خواهد بود محدوديت هاى كنونى در رمزنگارى كوآنتومى را مرتفع سازد و انتقال اطلاعات با استفاده از خواص كوآنتومى را با بازده زيادى همراه كند.
دستگاه تكميل شده در آزمايشگاه توشيبا در كمبريج در كنفرانس الكترونيك كوآنتومى و علوم ليزر كه هم اكنون در بالتيمور در آمريكا جريان دارد، ارائه شده است.