معلومة

هل يمكن استخدام الطحالب الدقيقة في إنتاج الغذاء والعيش فيه؟

هل يمكن استخدام الطحالب الدقيقة في إنتاج الغذاء والعيش فيه؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أعلم أن الطحالب الدقيقة لا تحتوي على بروتين ونشا أقل ، وتنمو بسرعة ، وتتطلب أقل. فهل يمكن استخدامها لإنتاج الغذاء (استبدال الأرز والقمح) والعيش عليه؟

حاليًا ، رأيت الناس يأكلونه فقط كغذاء إضافي.


لا أفهم لماذا لا يمكن أن تكون الطحالب الدقيقة مصدرًا رئيسيًا للغذاء (بغض النظر عن عامل التذوق).

يحتوي على العديد من الدهون المختلفة والكربوهيدرات والبروتينات والعناصر الغذائية الأساسية الأخرى القابلة للهضم والتي ستكون مفيدة للبشر. أعلم أن الطحالب الدقيقة تحتوي على نسبة عالية جدًا من الدهون (ولهذا السبب غالبًا ما يتم حصادها من أجل الوقود الحيوي) ، ولكنها مع ذلك يمكن أن توفر قيمة غذائية (أي إطعام رجل جائع).

ومع ذلك ، ليس كيف يختلف هذا تمامًا عن الذين يعيشون فقط على الطحالب الدقيقة. من المحتمل ألا يكون هذا ممكنًا ، لأننا نحن البشر لا نستطيع تصنيع جميع العناصر الغذائية التي نحتاجها من الصفر. تعتبر هذه العناصر الغذائية من العناصر الغذائية الأساسية. تظهر هذه المشكلة عادة عندما يقتصر نظامك الغذائي على أنواع معينة من الطعام. لذا ، سواء كانت طحالب دقيقة أو أي نوع آخر من المواد الاستهلاكية ، فلن تتمكن من العيش بها فقط يأكل هذا الشيء.

مشكلة أخرى ذات صلة هي أن زراعة الطحالب الدقيقة أكثر صعوبة مما قد يبدو ، كما هو الحال مرة أخرى عادة في تصنيع الوقود الحيوي من الجيل الثاني. يجب إدارة درجة الحرارة والضوء وكثافة الخلايا والمغذيات وغير ذلك الكثير بدقة للحصول على عدد متزايد من الطحالب الدقيقة. يجب مقارنة إيجابيات وسلبيات زراعة الطحالب الدقيقة لمليارات الجياع مع الزراعة الحالية الأخرى ، مثل الذرة وفول الصويا والأرز.


ما هي الطحالب؟

الطحالب هي مجموعة متنوعة من الكائنات المائية التي لديها القدرة على إجراء عملية التمثيل الضوئي. بعض الطحالب مألوفة لمعظم الناس ، على سبيل المثال ، الأعشاب البحرية (مثل عشب البحر أو العوالق النباتية) ، أو حثالة البركة أو الطحالب في البحيرات. ومع ذلك ، يوجد عالم واسع ومتنوع من الطحالب التي لا تساعدنا فقط ، ولكنها مهمة لوجودنا.


تعاريف مجهري و دقيق

  • ميكرو- أو ميكر-بريف.1.أ. صغير: دائرة كهربائية صغيرةب. صغير بشكل غير طبيعي: صغر الرأسج. تتطلب أو تنطوي على الفحص المجهري: الجراحة المجهرية.
  • ماكرو- أو ماك-بريف. 1. كبير: بالعين المجردة

خذ هذا التعريف للطحالب واجمعه مع الميكرو والماكرو لترى ما ستحصل عليه.


كيف ينمو شلوريلا لمكمل غذائي

ويكي هاو هي "ويكي" ، تشبه ويكيبيديا ، مما يعني أن العديد من مقالاتنا شارك في كتابتها مؤلفون متعددون. لإنشاء هذا المقال ، عمل 12 شخصًا ، بعضهم مجهول الهوية ، على تحريره وتحسينه بمرور الوقت.

تمت مشاهدة هذا المقال 76،530 مرة.

إن تنمية مخزونك من طحالب الكلوريلا لا يتطلب سوى بعض المعدات الأساسية التي تتضمن حوضًا زجاجيًا بسيطًا (يجب وضعه في النافذة لأقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس) ، والمياه المفلترة أو النقية ، والمغذيات النباتية.

تتمتع زراعة الكلوريلا بأطول تقليد في الدول الآسيوية ، وخاصة اليابان ، حيث تم استخدامه لتغذية الإنسان والصيدلة ومستحضرات التجميل بكمية سنوية تصل إلى عدة آلاف من النغمات. وقد شمل الاستخدام مؤخرًا ما يسمى بالاستزراع المائي - حيث تعد الطحالب مكونًا قيمًا في السلسلة الغذائية في مستعمرات التربية المكثفة الموجهة لأنواع الأسماك والروبيان الحساسة.

من السهل العثور على كلوريلا وتحديد سلالة البادئ لأنها تنمو في أي بركة أو بحيرة تقريبًا في جميع أنحاء العالم. بدلاً من ذلك ، ما عليك سوى شراء سلالة البادئ من جامعة محلية أو معمل أحياء.


الطحالب الدقيقة: مصدر تغذية مستدام لتربية الأحياء المائية

أدت الحاجة إلى مصادر غذائية أكثر أمانًا من المنتجات الحيوانية التقليدية إلى تجديد الاهتمام بشكل عام بالنباتات وخاصة الطحالب الدقيقة. للطحالب الدقيقة استخدامات متنوعة في تربية الأحياء المائية ، وتهدف تطبيقاتها بشكل أساسي إلى توفير التغذية وتحسين لون لحم السلمون. تتغذى يرقات الرخويات وشوكيات الجلد والقشريات وكذلك بعض يرقات الأسماك على الطحالب الدقيقة. أكدت العديد من الدراسات أن الكتلة الحيوية الحية متعددة الأنواع ومنخفضة البكتريا والطحالب الدقيقة تظل ضرورية لمفرخات المحار. من المتوقع حدوث تطورات كبيرة من نظام الإنتاج الجديد والتصميمات والعمليات من الخزانات المفتوحة التي يتم تشغيلها على دفعات إلى المفاعلات الأكثر تطورًا والتي تعمل بشكل مستمر ومغلقة الحلقة. حاليًا ، تجري الدراسات لفحص فعالية تكلفة أنظمة إنتاج الطحالب الدقيقة داخل وخارج الموقع والتي لا يمكن تحقيقها إلا من خلال زيادة كبيرة وتحسين مراقبة الجودة. من أجل تحقيق الاستدامة في استخدام الطحالب الدقيقة ، يلزم اتباع نهج قائم على الأنظمة والذي يدمج مجالات مختلفة مثل التكنولوجيا الحيوية والعمليات الحيوية وإجراءات الإدارة.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


السيارات والكربون والكلاميوموناس: كيف ستؤدي شركات البيولوجيا التركيبية الخمس هذه إلى تعطيل صناعة السيارات

تخيل أن سيارتك تعمل على انبعاثات الكربون - تستهلك بدلاً من أن تخلق واحدة من أهمها. [+] دوافع تغير المناخ. هذه الفكرة ليست بعيدة المنال كما قد تعتقد.

بواسطة JMortonPhoto.com & amp OtoGodfrey.com، CC BY-SA 4.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=44599363

تخيل امتلاك سيارة تعمل بانبعاثات الكربون - أحد المحركات الرئيسية لتغير المناخ. تخيل أن مقعد سيارتك مصنوع من جلد من الفطريات وأن الأقمشة والسجاد في سيارتك طارد للبقع ومصنوع من الطحالب. تخيل لو كانت السيارة خفيفة الوزن ، لكنها قوية ومرنة - حسنًا ، يمكن أن تكون من حرير العنكبوت. وماذا عن دهان ولون السيارة؟ ليس فقط اللون الذي تختاره ولكن ماذا لو كانت عملية الطلاء مستدامة ، وذلك بفضل الخميرة ، الكائن الصغير الذي نشكره عادةً على الزغب في الخبز الذي نتناوله.

هذه الأفكار ليست غريبة جدًا وبعيدة في المستقبل. إذا كان الأمر متروكًا لشركات علم الأحياء الاصطناعية LanzaTech و Ecovative Design و Checkerspot و Spiber و Lygos ، فقد تكون هذه هي سيارتك التالية حقًا. فيما يلي خمس شركات تعمل على تغيير صناعة السيارات من خلال البيولوجيا التركيبية وهندسة الكائنات الحية.

تخيل لو كان بإمكانك أخذ انبعاثات الكربون وتحويلها إلى وقود ومواد كيميائية ، وتنظيف الهواء وإعطاء الكربون فرصة ثانية - واستخدام ثانٍ. هذا هو هدف تقنية LanzaTech. تأخذ التكنولوجيا التلوث وتعيد تدويره ، على أمل القضاء على الكربون الذي يستخدم لمرة واحدة. كيف يعقل ذلك؟ الميكروبات! قام الدكتور شون سيمبسون ، المؤسس المشارك لشركة LanzaTech ومسؤول المجتمع المدني ، بتحديد ميكروب ، معزول عن أمعاء أرنب ، قادر على العيش على انبعاثات الغازات وإنتاج الإيثانول. من خلال الانتقاء الطبيعي المتسارع ، عزل LanzaTech الميكروبات التي تنتج أعلى مستوى من الإيثانول. الآن ، بدلاً من إرسال انبعاثات الغازات الضارة إلى الهواء الطلق ، يمكن إرسالها إلى خزان التخمير حيث تتغذى هذه الميكروبات على الغاز وتحوله إلى إيثانول. يمكن بعد ذلك استخدام الإيثانول في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل الطلاء أو العناية الشخصية أو الوقود. في شهر أغسطس فقط ، أعلنت LanzaTech عن شراكة مع Danish Novo Holdings ، التي استثمرت 72 مليون دولار لتطوير منصة LanzaTech للوقود المستدام والمواد الكيميائية.

الفطريات هي الجزء الخضري الذي يشبه الخيط من الفطريات - مثل جذع الفطر. تمتلك Ecovative عملية حاصلة على براءة اختراع دولية لتنمية الفطريات إلى أشكال مصممة لصنع منتج مستدام قابل للتسميد المنزلي بنسبة 100٪. تستخدم شركة Ecovative الفطريات في صناعة المواد الغذائية والمنسوجات ومواد التعبئة والتغليف والرغوة. تخيل أنك تجلس على مقعد سيارة من الجلد يشبه الإسفنج ، وكلها مصنوعة من الفطريات المصممة هندسيًا. توفر منصة MycoFlex من Ecovative منسوجات قابلة للتنفس ومقاومة للحرارة وعازلة وقوية ومرنة وطبيعية 100٪. ما الذي يمكن أن تطلبه أكثر من ذلك عندما تكون على وشك الجلوس على مقعد سيارتك المصنوع من الجلد الأسود في أحد أيام شهر يوليو الحارة؟ ينتمي مستقبل الموضة إلى الفطريات ، والآن تنتمي الفطريات أيضًا إلى داخل سياراتنا. تعتبر مواد الميسليوم من Ecovative بدائل بيولوجية مستدامة للبلاستيك والمنسوجات والزراعة الحيوانية (الجلود) ، وهي عوامل تؤدي إلى التلوث العالمي. تنتج عملية زراعة الفطريات القليل جدًا من النفايات (معظمها قابلة للتسميد) - فهي تنمو بسرعة وتستهلك طاقة محدودة. علاوة على ذلك ، أطلقت Ecovative مؤخرًا شركة جديدة تسمى Atlast Food Company ، بهدف إنشاء منتجات غذائية جديدة من خلال الاستفادة من مسبك الميسليوم التابع لشركة Ecovative.

تخيل القدرة على إعادة اختراع المواد - ما الذي ستصنعه؟ باستخدام الكيمياء والهندسة. [+] الطحالب الدقيقة تقوم Checkerspot بإنشاء مواد جديدة ذات خصائص فيزيائية جديدة

مع قيود سلسلة التوريد في دائرة الضوء ، يرفع سوق المعادن الصناعية في أتلانتا 20 مليون دولار للتوسع

قائمة فوربس 2021 للشركات الناشئة التي تبلغ قيمتها مليار دولار: الترشيحات مفتوحة

يمكن للتكنولوجيا الجديدة أن تكشف أسرار كل بروتين في الجسم

تخيل بناء منزل من LEGO. هناك احتمالات لا حصر لها حول كيف سيبدو المنزل. ما هو النمط الذي يجب أن يكون؟ أي لون؟ الأبعاد والحجم؟ لكن تخيل الآن أنه يمكنك بدلاً من ذلك تصميم لبنة LEGO نفسها. تتيح Checkerspot تصميم مواد جديدة - على المستوى الجزيئي. توجد مئات الأحماض الدهنية في الطبيعة ، لكن 14 منها فقط تستخدم للأغراض الصناعية. الأحماض الدهنية المهملة "لا تتناسب مع" المجمع الصناعي "بسبب مقياس السلع والتسعير." لكن Checkerspot يغير هذا ، باستخدام الكيمياء والطحالب الدقيقة المصممة هندسيًا لإنشاء مواد جديدة بخصائص فيزيائية جديدة - بدءًا من الزيوت. للزيوت التقليدية المشتقة من البترول تأثير بيئي سلبي ، ولكن استبدالها ببدائل تخمرها الطحالب الدقيقة يقلل بشكل كبير من التأثير البيئي. تخيل الاحتمالات اللانهائية إذا كنت تستطيع صنع مادة سيارتك. يمكنك صنع سجادة كارهة للماء أو مقاومة للبقع أو مقعد أطفال - لا داعي للقلق بشأن انسكاب الأحذية أو الأحذية الموحلة. مع البيولوجيا التركيبية ، تعتبر Checkerspot حقًا "في عصر جديد من إنتاج المواد الصناعية."

فيما يلي النموذجان الأوليان لبرنامج ImPACT (تم إنشاؤهما باستخدام مواد مركبة من حرير العنكبوت الصناعي)

يمكن لشبكة عنكبوتية مصنوعة من ألياف حرير العنكبوت بسمك قلم رصاص أن تمسك بطائرة جامبو جيت بوينج 747 محملة بالكامل بوزن 380 طنًا. مع نفس القوة التي تتمتع بها ألياف الكربون ولكن مع صلابة 40 مرة ، فإن حرير العنكبوت هو مادة ذات إمكانيات غير محدودة. تخيل التطبيقات التي يمكن أن تمتلكها في صناعة السيارات - ربما هيكل أقوى وأكثر أمانًا دون المساومة على الوزن؟ ربما سمعت عن Spiber وإطلاق Moon Parka بالتعاون مع The North Face Japan. لكن Spiber كانت أيضًا تبتكر صناعة السيارات. في وقت سابق من هذا العام ، أنهى Spiber مشروعًا وطنيًا يابانيًا باسم ImPACT بالتعاون مع الشركات الشريكة. جنبا إلى جنب مع Bridgestone وباستخدام مواد Brewed Protein ™ ، طورت Spiber رغوة مركّبة من البولي يوريثان لمقاعد السيارات. الفكرة هي صنع رغوة أرق وأخف وزنا ، مع الحفاظ على خصائص الراحة اللازمة. علاوة على ذلك ، وبالتعاون مع العديد من شركات مجموعة تويوتا ، تعيد Spiber اختراع امتصاص الصدمات في أبواب السيارة. الهدف هو صنع مواد مقواة بالألياف تكون أخف وزنا ، مع زيادة امتصاص الصدمات. تستخدم العديد من السيارات اليوم الفولاذ كممتص للصدمات ثقيل وغير مستدام. باستخدام مادة Spiber الجديدة ، يمكن أن تصبح السيارات أخف وزناً مما يعني تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وزيادة المسافة المقطوعة بالميل من الغاز. مبتكر آخر في صناعة حرير العنكبوت هو شركة AMSilk الألمانية. AMSilk و Spiber هما من الشركات القليلة التي نجحت في الهندسة الحيوية لحرير العنكبوت. وقعت AMSilk في العام الماضي صفقة مع شركة Airbus بهدف ابتكار مواد جديدة باستخدام حريرها لبناء طائرة عالية الأداء وخفيفة الوزن.

من المرجح أن الطلاء على سيارتك تمت معالجته في فرن بطول ميل تم تسخينه إلى 450 درجة فهرنهايت. [+] استخدام مواد غير مستدامة. مع الميكروبات ، ابتكرت Lygos بدائل مستدامة.

حمض المالونيك هو مادة كيميائية لها تطبيقات في طلاء السيارات ، والبوليمرات القابلة للتحلل ، والمواد اللاصقة الجراحية ، والمواد المضافة للأغذية والأدوية - على سبيل المثال لا الحصر. تقدر قيمة السوق العالمي لحمض المالونيك بـ 42 مليون دولار أمريكي ومن المتوقع أن ينمو. لكن إنتاج حمض المالونيك يأتي بتكلفة بيئية كبيرة: فهو يتطلب مواد كيميائية سامة تعتمد على سيانيد الصوديوم النفطي ، وهي مادة كيميائية تشكل مخاطر صحية وبيئية كبيرة. ابتكرت Lygos التي تتخذ من منطقة الخليج مقراً لها طريقة إنتاج بديلة مستدامة: الميكروبات! بفضل خبرته في هندسة الميكروبات لتحويل السكر إلى وقود ، تمكن الشريك المؤسس والرئيس التنفيذي إريك ستين من إنشاء سلالة ميكروبية تتحمل الأحماض ولديها القدرة على إنتاج حمض المالونيك. اليوم ، قام Lygos بتحسين السلالات الميكروبية لتكون أكثر كفاءة في تحويل السكريات إلى حمض مالونيك. واحدة من أكبر المجالات ذات التأثير المحتمل على إنتاج حمض المالونيك المستدام ، وفقًا لستين ، هي صناعة السيارات. إذا كنت تمتلك سيارة ، فمن المرجح أن الطلاء الموجود عليها قد تمت معالجته في فرن بطول ميل تم تسخينه إلى 450 درجة فهرنهايت. لكن نوعًا واحدًا من حمض المالونيك - malonate - يمكن أن يحدث ثورة في صناعة السيارات من خلال جعل الطلاء بدرجات الحرارة المنخفضة ممكنًا.

شكرا لك ستيفاني ميشيلسن لمزيد من البحث وإعداد التقارير في هذا المنشور. يرجى ملاحظة: أنا مؤسس SynBioBeta، شبكة الابتكار لصناعة البيولوجيا التركيبية. بعض الشركات التي أكتب عنها هي رعاة مؤتمر SynBioBeta (انقر هنا للحصول على قائمة كاملة بالجهات الراعية).


الحشرات والطحالب قد تكون وسيلة للخروج من أزمة الغذاء في المستقبل

تشير التقديرات إلى أن ملياري شخص لا يمكنهم الوصول إلى مصادر موثوقة من الأطعمة المغذية - فهم يعانون من انعدام الأمن الغذائي. تضم هذه المجموعة حوالي 600 مليون شخص يعانون من سوء التغذية ، بينما يُعتقد أن حوالي 340 مليون طفل يعانون من نقص في المغذيات الدقيقة. توزيع الغذاء هو بالفعل مشكلة كبيرة. يجب علينا أيضًا تغيير كيفية إنتاج الغذاء ، ربما بطرق جذرية ، لضمان استدامة إمداداتنا الغذائية حيث يواجهها تغير المناخ ، وفقدان التنوع البيولوجي والتدهور البيئي ، والتهديدات الميكروبية ، يقترح تقريرًا جديدًا في أغذية الطبيعة.

يلفت مؤلفو الدراسة الانتباه إلى الحاجة إلى دمج التقنيات الجديدة التي يمكنها إنتاج منتجات غذائية جديدة والحفاظ على البيئات الخاضعة للرقابة في النظام الغذائي لتقليل ضعفها. أشارت الدراسة إلى أن هناك مجموعة متنوعة من الأطعمة المستزرعة التي يمكن أن تساعد في تخفيف الضغط على الإمدادات الغذائية ، مثل الكلوريلا ، والسبيرولينا ، ويرقات الحشرات ، والبروتينات الفطرية ، والطحالب الكبيرة مثل عشب السكر. بعضها يعتبر بالفعل صحيًا ، ويُطلق عليه & # 39super & # 39 الأطعمة (مثل سبيرولينا ، وهي بكتيريا التمثيل الضوئي).

قد تكون هذه الأطعمة المستقبلية مفيدة في المناطق الحضرية أو المعزولة حيث لا توجد العديد من الموارد التقليدية للزراعة. قد تساعد المجتمعات على تقليل اعتمادها على سلاسل الغذاء العالمية التي تتعطل بسهولة بسبب الأحداث الكارثية ، أو تعالج سوء التغذية والجوع.

& quot مركز دراسة المخاطر الوجودية (CSER) في جامعة كامبريدج.

& quot نظامنا الغذائي الحالي ضعيف. إنها تتعرض لسلسلة من المخاطر - الفيضانات والصقيع والجفاف ونوبات الجفاف ومسببات الأمراض والطفيليات ، والتي لم تتغير الإنتاجية بشكل هامشي. لإثبات إمداداتنا الغذائية في المستقبل ، نحتاج إلى دمج طرق جديدة تمامًا للزراعة في النظام الحالي. & quot

قام الباحثون بتقييم حوالي 500 دراسة حول أنظمة إنتاج الغذاء المحتملة في المستقبل ووجدوا أن أكثرها واعدة تشمل البيئات الخاضعة للرقابة التي تمنح النباتات الموارد الطبيعية التي تحتاجها مع الحد من المخاطر ، ودفيئات تربية الحشرات ، والأجهزة التي تولد الطحالب الدقيقة بالضوء ، والتي تسمى الصورة- المفاعلات الحيوية.

حذر الباحثون من أن الزراعة التقليدية معرضة لخطر اضطراب خطير ، ومن الخطر الاعتماد عليها. غالبًا ما تكون التهديدات خارجة عن إرادتنا ، كما يتضح من الوباء المستمر وحرائق الغابات والجفاف التي تؤثر على أستراليا وأمريكا الشمالية ، والخنازير المصابة بحمى الخنازير في أوروبا وآسيا ، وأسراب الجراد الصحراوي في شرق إفريقيا.

إن التطورات في التكنولوجيا تفتح العديد من الاحتمالات لأنظمة إمدادات غذائية بديلة تكون أكثر مقاومة للمخاطر ، ويمكنها توفير تغذية مستدامة بكفاءة لمليارات الأشخاص ، كما قالت كاثرين ريتشاردز ، باحثة دكتوراه في مركز كامبريدج آند # 39s لدراسة المخاطر الوجودية و قسم الهندسة. إن وباء الفيروس التاجي هو مجرد مثال واحد على التهديدات المتزايدة لنظامنا الغذائي المعولم. إن تنويع نظامنا الغذائي بهذه الأطعمة المستقبلية سيكون مهمًا لتحقيق الأمن الغذائي للجميع. & quot

قد يكون من الممكن التغلب على تحفظات الناس حول تناول الأطعمة الغريبة وغير المألوفة بالنسبة لهم ، مثل الحشرات ، من خلال استخدامها لإنشاء مكونات بدلاً من تقديمها مطبوخة فقط. توجد بالفعل أطعمة مثل ألواح الطاقة والمعكرونة التي تحتوي على يرقات الحشرات الأرضية أو الطحالب المصنعة.


هل يمكن استخدام الطحالب الدقيقة في إنتاج الغذاء والعيش فيه؟ - مادة الاحياء

يعتبر برغوث الماء من المصادر الغذائية المستخدمة بشكل متكرر في تربية يرقات المياه العذبة (على سبيل المثال لأنواع الكارب المختلفة) وفي صناعة أسماك الزينة (مثل أسماك الجوبي وذيول السيف والمولى الأسود والبلاتي ، إلخ.)

تنتمي Daphnia إلى رتبة Cladocera الفرعية ، وهي قشريات صغيرة تعيش بشكل حصري تقريبًا في المياه العذبة. الدرع يحيط بالجذع كله ، ما عدا الرأس والعمود الفقري القمي (إن وجد). يبرز الرأس بطنيًا وخلفيًا إلى حد ما في أنف يشبه المنقار. ملاحق الجذع (خمسة أو ستة أزواج) عبارة عن هياكل مسطحة تشبه الأوراق تعمل للتغذية المعلقة (مغذيات الفلتر) وللحركة. الجزء الأمامي من الجذع ، و postabdomen يدير بطنيًا وإلى الأمام ويحمل مخالب وأشواك خاصة لتنظيف الدرع (الشكل 6.1). تم العثور على أنواع من جنس Daphnia من المناطق المدارية إلى القطب الشمالي ، في موائل متفاوتة في الحجم من البرك الصغيرة إلى بحيرات المياه العذبة الكبيرة. في الوقت الحاضر ، تم الإبلاغ عن 50 نوعًا من Daphnia في جميع أنحاء العالم ، ستة منها فقط تحدث بشكل طبيعي في الأراضي المنخفضة الاستوائية.

يخضع حجم البالغين لتغيرات كبيرة عندما يكون الطعام وفيرًا ، ويستمر النمو طوال الحياة ، وقد يكون طول درع الكبار البالغ ضعف طول درع الأفراد الناضجين حديثًا. بصرف النظر عن الاختلافات في الحجم ، قد يتغير الحجم النسبي للرأس تدريجياً من شكل دائري إلى شكل يشبه الخوذة بين الربيع ومنتصف الصيف. من منتصف الصيف إلى السقوط ، يتغير الرأس إلى الشكل الدائري الطبيعي. تسمى هذه الأشكال المختلفة cyclomorphs ويمكن تحفيزها ، كما هو الحال في rotifers ، بواسطة عوامل داخلية ، أو قد تكون ناتجة عن تفاعل بين الظروف الجينية والبيئية.

عادة هناك من 4 إلى 6 مراحل طور الغار Daphnia تنمو من نوبليوس إلى النضج من خلال سلسلة من 4-5 ذرات ، مع الفترة تعتمد بشكل أساسي على درجة الحرارة (11 يومًا عند 10 & # 176 درجة مئوية إلى يومين عند 25 & # 176 درجة مئوية) وتوافر الطعام . تتكاثر أنواع برغوث الماء إما عن طريق التوالد العذري الدوري أو الإلزامي وتكون المجموعات السكانية من الإناث على وجه الحصر تقريبًا. يتم إنتاج البيض في براثن من مائتين إلى عدة مئات ، وقد تنتج أنثى واحدة عدة براثن مرتبطة بعملية طرح الريش. يتم إنتاج البيض التوالدي الوراثي بشكل غير طبيعي وينتج عنه إناث ، ولكن في بعض الحالات يمكن أن يظهر الذكور. وبهذه الطريقة ، يكون النمط التناسلي مشابهًا للروتيفيرا ، حيث يتم إنتاج بيض ثنائي الصبغيات بشكل طبيعي. يتم وضع البيض التوالد العذري (يمكن أن يختلف عددها من 1 إلى 300 ويعتمد إلى حد كبير على حجم الأنثى وكمية الطعام) في غرفة الحضنة بعد فترة وجيزة من تحلل الانسداد وتفقس قبل التحلل التالي مباشرة. يحدث التطور الجنيني في كلادوسيران في كيس الحضنة واليرقات هي نسخ مصغرة من البالغين. في بعض الحالات ، لا تتوافق الفترة الجنينية مع فترة الحضنة ، وهذا يعني أن اليرقات تبقى في غرفة الحضنة حتى بعد اكتمال الفترة الجنينية ، بسبب تأجيل الانحلال (العوامل البيئية). بالنسبة للأنواع المختلفة ، تكون فترة النضج موحدة بشكل ملحوظ في درجات حرارة معينة ، وتتراوح من 11 يومًا عند 10 & # 176 درجة مئوية إلى يومين فقط عند 25 & # 176 درجة مئوية.

قد تؤدي العوامل ، مثل التغير في درجة حرارة الماء أو نقص الغذاء نتيجة الزيادة السكانية ، إلى تحفيز إنتاج الذكور. هؤلاء الذكور لديهم واحد أو اثنين من المثانة ، والتي تفتح بالقرب من فتحة الشرج ويمكن تعديلها لتصبح عضوًا جماعيًا. يمسك الذكر الأنثى بالهوائيات الأولى ويدخل عمليات التزاوج في الأنثى المنفردة المتوسطة. البويضات المخصبة كبيرة الحجم ، ويتم إنتاج اثنتين فقط في مخلب واحد (واحد من كل مبيض) ، وهي ذات قشرة سميكة: هذه البويضات المخصبة أو النائمة محاطة بعدة أغشية واقية ، الإفيبيوم. في هذا الشكل ، تكون مقاومة للتحلل والتجميد والإنزيمات الهاضمة ، وبالتالي تلعب دورًا مهمًا في استعمار الموائل الجديدة أو في إعادة إنشاء السكان المندثر بعد الظروف الموسمية غير المواتية.

6.1.2. القيمة الغذائية لدافنيا

تعتمد القيمة الغذائية لدافنيا بشدة على التركيب الكيميائي لمصدر طعامهم. ومع ذلك ، نظرًا لأن Daphnia من أنواع المياه العذبة ، فهي ليست كائنًا فريسة مناسبًا للكائنات البحرية ، بسبب محتواها المنخفض من الأحماض الدهنية الأساسية ، وعلى وجه الخصوص (n-3) HUFA. علاوة على ذلك ، يحتوي Daphnia على مجموعة واسعة من الإنزيمات الهاضمة ، مثل البروتينات والببتيدات والأميلاز والليباز وحتى السليولاز ، والتي يمكن أن تكون بمثابة إنزيمات خارجية في أمعاء يرقات الأسماك.

6.1.3. التغذية والتغذية من Daphnia

يتكون جهاز الترشيح في Daphnia من ملاحق صدرية متخصصة لتجميع جزيئات الطعام. تعمل خمسة أطراف صدرية كمضخة شفط وضغط. يحمل الزوجان الثالث والرابع من الملحقات مصافي كبيرة تشبه المرشح والتي ترشح الجسيمات من الماء. تسمح كفاءة الفلتر حتى بامتصاص البكتيريا (حوالي 1 & # 181 م). في دراسة عن جودة الغذاء من العوالق النباتية في المياه العذبة لإنتاج كلادوسيران ، وجد أنه من الطيف الأزرق والأخضر والأسوط والطحالب الخضراء ، كان أداء دافنيا أفضل في نظام غذائي من الكريبتوموناد ، رودوموناس مينوتا وكريبتوموناس سب. ، التي تحتوي على مستويات عالية من HUFA (أكثر من 50 ٪ من الأحماض الدهنية في هذين الطحالبين تتكون من EPA و DHA ، بينما تميزت الطحالب الخضراء بأكثر من 18: 3n-3). هذا يعني أن الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة طويلة السلسلة مهمة للنمو الطبيعي والتكاثر الطبيعي لبرغوث الماء. يمكن أيضًا استخدام السوطات الدقيقة غير المتجانسة والأهداب التي يصل حجمها إلى حجم Paramecium كغذاء لبرغوث الماء. حتى المخلفات والمواد الغذائية القاعية يمكن أن تكون مصدرًا غذائيًا مهمًا ، خاصةً عندما ينخفض ​​تركيز الطعام عن عتبة معينة. في هذه الحالة ، فإن تيار الماء الذي تنتجه الحيوانات التي تسبح في القاع يدور حول المادة التي يتم تناولها في النهاية. نظرًا لأن الدفنيات تبدو وكأنها مغذيات ترشيح غير انتقائية (أي أنها لا تميز بين جزيئات الطعام الفردية حسب الذوق) فإن التركيزات العالية من المواد المعلقة يمكن أن تتداخل مع امتصاص جزيئات الطعام.

الشكل 6.1. رسم تخطيطي للتشريح الداخلي والخارجي لبرغوث الماء.

6.1.4. الثقافة الجماهيرية ل Daphnia

6.1.4.1. الإجراء العام لثقافة الخزان

تعتبر Daphnia حساسة للغاية للملوثات ، بما في ذلك مكونات الترشيح من مرافق الاحتجاز. عند استخدام عبوات بلاستيكية أو بوليمرية أخرى ، ستكون فترة ترشيح معينة ضرورية للتخلص من المركبات السامة.

التركيب الأيوني الأمثل لوسط الاستزراع لبرغوث الماء غير معروف ، ولكن يوصى باستخدام الماء العسر ، الذي يحتوي على حوالي 250 مجم / لتر -1 من ثاني أكسيد الكربون. يجب أن تبقى مستويات البوتاسيوم والمغنيسيوم أقل من 390 مجم / لتر و30-240 & # 181 جم. ل -1 ، على التوالي. يبدو أن الحفاظ على الرقم الهيدروجيني بين 7 إلى 8 مهم لنجاح ثقافة Daphnia. للحفاظ على صلابة الماء وارتفاع مستويات الأس الهيدروجيني ، يُضاف الجير عادةً إلى الخزانات. تبلغ درجة الحرارة المثلى للاستزراع حوالي 25 درجة مئوية و 176 درجة مئوية ويجب تهوية الخزان برفق للحفاظ على مستويات الأكسجين أعلى من 3.5 مجم / لتر -1 (مستويات الأكسجين المذاب أقل من 1.0 مجم / لتر -1 مميتة لدافنيا). يجب أن تبقى مستويات الأمونيا أقل من 0.2 مجم / لتر -1.

يتم التلقيح باستخدام برغوث الماء البالغ أو بيض الراحة. تتراوح الكثافة الأولية عمومًا من 20 إلى 100 حيوان لكل لتر.

عادة ، تكون كثافة الطحالب المثلى لزراعة Daphnia حوالي 10 5 إلى 10 6 خلايا. مل -1 (الأنواع الأكبر من برغوث الماء يمكن أن تدعم 10 7 إلى 10 9 خلايا. مل -1). هناك طريقتان للحصول على كثافات الطحالب المطلوبة: نظام الحطام ونظام التغذية الذاتية:

6.1.4.2. نظام ديتريتال

نظام تربية & # 147stable tea & # 148 عبارة عن وسط استزراع يتكون من خليط من التربة والسماد والماء. يعمل السماد كسماد لتعزيز تكاثر الطحالب التي تتغذى عليها الدفنيات. يمكن للمرء الاستفادة من روث الخيول الطازج (200 جم) الذي يخلط مع طمي رملي أو تربة حديقة (1 كجم) في 10 لتر من ماء البركة إلى محلول مخزون ثابت ، ويمكن بعد ذلك استخدام هذا المحلول المخفف مرتين إلى أربع مرات كوسيط استزراع. الأسمدة الأخرى الشائعة الاستخدام هي: روث الدواجن (4 جم لتر -1) أو ركائز روث البقر. يتمتع هذا النظام بميزة الحفاظ على نفسه ، كما أن Daphnia لا تتعرض بسرعة لأوجه القصور ، بسبب الطيف الواسع من الطحالب المتفتحة. ومع ذلك ، فإن معلمات الاستزراع في نظام الفتات ليست موثوقة بدرجة كافية لاستزراع Daphnia في ظل الظروف القياسية ، أي قد يحدث فرط في الإخصاب ، مما يؤدي إلى حالات نقص الأكسجين وبالتالي ارتفاع معدلات النفوق و / أو إنتاج ephippial.

6.1.4.3. نظام التغذية الذاتية

من ناحية أخرى ، تستخدم أنظمة التغذية الذاتية إضافة الطحالب المستزرعة. غالبًا ما يتم استخدام مزارع المياه الخضراء (10 5 إلى 10 6 خلايا. مل -1) التي يتم الحصول عليها من مخلفات أحواض الأسماك السائلة ولكن هذه الأنظمة تظهر تباينًا كبيرًا في معدل الإنتاج ويرجع ذلك أساسًا إلى التركيب المتغير لأنواع الطحالب من تدفق إلى آخر. يتم الحصول على أفضل تحكم في وسط الاستزراع عند استخدام مزارع الطحالب النقية. يمكن أن تكون هذه زراعة أحادية مثل الطحالب مثل Chlorella أو Chlamydomonas أو Scenedesmus ، أو خليط من ثقافتين من الطحالب. تكمن مشكلة هذه الوسائط المختارة في أنها غير قادرة على تحمل أجيال عديدة من Daphnia دون إضافة فيتامينات إضافية إلى ثقافات Daphnia. يتم تمثيل مزيج فيتامين نموذجي في الجدول 6.1.

الجدول 6.1. مزيج فيتامين للثقافة أحادية النوع من Daphnia في Selenastrum أو Ankistrodesmus أو Chlamydomonas. يجب إضافة 1 مل من محلول المخزون هذا إلى كل لتر من وسط استزراع الطحالب (Goulden et al. ، 1982).

تركيز محلول المخزون (& # 181g.1 -1)

90

لحساب المتطلبات اليومية من الطحالب ولتقدير وقت الحصاد ، يجب أخذ عينات منتظمة من الكثافة السكانية بشكل روتيني. يمكن أن تكون تقنيات الحصاد غير انتقائية بغض النظر عن الحجم أو الفئة العمرية ، أو انتقائية (يتم حصاد الدفنيات المتوسطة الحجم فقط ، وترك الأطفال حديثي الولادة والأفراد الناضجين في خزان الاستزراع).

يمكن أيضًا تحقيق الاستزراع الجماعي ل Daphnia magna على مخلفات الصناعات الزراعية الرخيصة ، مثل مسحوق بذور القطن (17 جم لتر -1) ، نخالة القمح (6.7 جم لتر -1) ، إلخ. تتميز نخالة الأرز بالعديد من المزايا مقارنة بالأغذية الحية الأخرى (مثل الطحالب الدقيقة): فهي متوفرة دائمًا بكميات كبيرة ، ويمكن شراؤها بسهولة وبأسعار منخفضة ، ويمكن استخدامها مباشرة بعد العلاج البسيط (micronisation ، defatting) ، يمكن يتم تخزينها لفترات طويلة ، ومن السهل جرعتها ، ولا يوجد بها أي من المشاكل التي تنطوي عليها صيانة مخزونات الطحالب والثقافات.

بالإضافة إلى هذه المزايا ، هناك أيضًا حقيقة أن نخالة الأرز تحتوي على قيمة غذائية عالية لنخالة الأرز (منزوعة الدهن) تحتوي على 24٪ (18.3٪) بروتين خام ، 22.8٪ (1.8٪) دهون خام ، 9.2٪ (10.8٪) خام. الألياف ، وكونها مصدرًا غنيًا بالفيتامينات والمعادن. يمكن أن تزرع Daphnia على هذا العنصر الغذائي لعدد غير محدود من الأجيال دون عيوب ملحوظة.

تُفضل نخالة الأرز المنزوعة الدسم على نخالة الأرز الخام لأنها تمنع التحلل المائي للأحماض الدهنية الموجودة ، وبالتالي تمنع تزنخ المنتج. يتم إجراء عملية تحويل النخالة إلى جزيئات أقل من 60 & # 181 م بشكل عام عن طريق معالجة معلق مائي (50 مل -1) بخلاط يدوي وترشيحها من خلال غربال 60 & # 181 م ، أو عن طريق تحضيرها صناعيًا بواسطة مصفاة جافة عملية مطحنة. يتم إعطاء المعلق بكميات صغيرة خلال فترة 24 ساعة: 1 غرام من نخالة الأرز منزوع الدهن لكل 500 فرد لمدة يومين (الكثافة: 100 حيوان. لتر -1). يبلغ متوسط ​​معدل تحويل الغذاء 1.7 ، مما يعني أنه مع وجود أقل من 2 كجم من نخالة الأرز الجاف ، يمكن إنتاج ما يقرب من 1 كجم من مادة الدفنيات الرطبة (مع تجديد المياه بنسبة 25 ٪ أسبوعيًا ، De Pauw et al. ، 1981).

6.1.4.4. الإجراء العام لاستزراع الأحواض

يمكن إنتاج برغوث الماء في أحواض لا يقل ارتفاعها عن 60 سم. لإنتاج طن واحد من الكتلة الحيوية لدفنيا أسبوعياً ، يلزم إنشاء حوض استزراع 2500 م 3. تمتلئ البركة ب 5 سم من التربة المجففة بالشمس (لمدة 3 أيام) يضاف إليها مسحوق الجير بمعدل 0.2 كجم من مسحوق الجير لكل طن تربة. بعد ذلك تملأ البركة بالماء حتى 15 سم. يضاف روث الدواجن إلى الأحواض في اليوم الرابع بمعدل 0.4 كجم م -3 لتعزيز تكاثر العوالق النباتية. يُفضل تسميد البركة بالسماد العضوي بدلاً من الأسمدة المعدنية لأن الكلادوسيران يمكن أن تستخدم الكثير من الروث مباشرة في شكل مخلفات. في اليوم الثاني عشر ، يرتفع منسوب المياه إلى 50 سم ويتم تخصيب البركة مرة ثانية بسماد الدواجن (1 كجم م -3). بعد ذلك ، يتم الحفاظ على معدلات الإخصاب الأسبوعية عند 4 كجم من روث الدواجن لكل م -3. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام روث البقر الطازج: في هذه الحالة يتم تحضير معلق يحتوي على 10 جم لتر -1 ، ثم يتم ترشيحه من خلال غربال 100 & # 181 م. خلال الأسبوع الأول ، يتم استخدام مستخلص 10 لترات يوميًا لكل طن من الماء ، ويزداد الإخصاب خلال الأسابيع التالية من 20 لترًا -3. اليوم -1 في الأسبوع الثاني إلى 30 لترًا -3. اليوم -1 في الأسابيع التالية.

يتم تلقيح البرك في اليوم الخامس عشر بمعدل 10 دافنيات لكل لتر. بعد شهر واحد من التلقيح ، يمكن توقع ازدهار أكثر من 100 جم / م -3. للحفاظ على جودة المياه في هذه البرك ، يمكن إضافة الماء العسر بنسبة أقصاها 25٪ في اليوم. يتم الحصاد عن طريق تركيز الدفنيات على منخل 500 & # 181 م. تتركز الكتلة الحيوية التي يتم حصادها في حاوية بها هواء (& lt 200 daphnids.l -1). من أجل فصل الدفنيات عن الركائز غير المكسوة والمواد الخارجة والبرازية ، يتم إحضار محتوى الحاوية إلى غربال ، والذي يتم توفيره بتدفق دائري مستمر للمياه. سوف تتجمع الجسيمات غير المكسوة والبراز والبراز في المركز أسفل المنخل ، بينما تبقى الدفنيات في عمود الماء. يمكن بعد ذلك إزالة المواد غير المرغوب فيها باستخدام ماصة أو مضخة مص. يمكن أن يكون الحصاد كاملاً أو جزئياً للحصاد الجزئي ويمكن حصاد 30٪ كحد أقصى من المحصول الدائم يومياً.

6.1.4.5. تلوث اشعاعى

غالبًا ما تتلوث مزارع Daphnia بشكل عرضي بالروتيفيرا. In particular Brachionus, Conochilus and some bdelloids may be harmful, (i.e. B. rubens lives on daphnids and hinders swimming and food collection activities). Brachionus is simply removed from the culture by flushing the water and using a sieve of appropriate mesh size as Daphnia is much bigger than Brachionus . Conochilus , on the other hand, can be eliminated by adding cow dung to the culture (lowering the oxygen levels). Bdelloids are more difficult to remove from the culture since they are resistant to a wide range of environmental conditions and even drought. However, elimination is possible by creating strong water movements, which bring the bdelloids (which are bottom dwellers) in the water column, and then removing them by using sieves.

6.1.5. Production and use of resting eggs

Resting eggs are interesting material for storage, shipment and starting of new Daphnia cultures. The production of resting eggs can be initiated by exposing a part of the Daphnia culture to a combination of stressful conditions, such as low food availability, crowding of the animals, lower temperatures and short photoperiods. These conditions are generally obtained with aging populations at the end of the season. Collection of the ephippia from the wild can be carried out by taking sediment samples, rinsing them through a 200 µm sieve and isolating the ephippia under a binocular microscope. Normally, these embryos remain in dormancy and require a diapause inhibition to terminate this status, so that they can hatch when conditions are optimal. Possible diapause termination techniques are exposing the ephippia to low temperatures, darkness, oxygen and high carbon dioxide concentrations for a minimal period of several weeks (Davison, 1969).

There is still no standard hatching procedure for Daphnia. Generally the hatching process is stimulated by exposing the ephippia to higher temperatures (17-24°C), bright white light (70 W.m -2 ), longer photoperiods and high levels of dissolved oxygen. It is important, however, that these shocks are given while the resting eggs are still in the ephippium. After the shock the eggs may be removed from the ephippium. The hatching will then take place after 1-14 days.

6.1.6. Use of Moina

Moina also belongs to the Cladocera and many of the biological and cultural characteristics that have been discussed for Daphnia can be applied to Moina .

Moina thrives in ponds and reservoirs but primarily inhabits temporary ponds or ditches. The period to reach reproductive maturity takes four to five days at 26°C. At maturity clear sexual dimorphic characteristics can be observed in the size of the animals and the antennule morphology. Males (0.6-0.9 mm) are smaller than females (1.0-1.5 mm) and have long graspers which are used for holding the female during copulation. Sexually mature females carry only two eggs enclosed in an ephippium which is part of the dorsal exoskeleton.

Moina is of a smaller size than Daphnia , with a higher protein content, and of comparable economic value. Produced biomass is successfully used in the larviculture of rainbow trout, salmon, striped bass and by tropical fish hobbyists who also use it in a frozen form to feed over sixty fresh and salt water fish varieties. The partial replacement of Artemia by Moina micrura was also reported to have a positive effect during the larviculture of the freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii (Alam, 1992).

Enrichment of Moina can be carried out using the direct method, by culturing them on baker’s yeast and emulsified fish or cuttlefish liver oils. Experiments have shown that Moina takes up (n-3) HUFA in the same way, although slower, than rotifers and Artemia nauplii, reaching a maximum concentration of around 40% after a 24 h-feeding period.


Is it possible to use microalgae to produce food and live on it? - مادة الاحياء

Algae are simple plants that can range from the microscopic (microalgae), to large seaweeds (macroalgae), such as giant kelp more than one hundred feet in length. Microalgae include both cyanobacteria, (similar to bacteria, and formerly called “blue-green algae”) as well as green, brown and red algae. (There are more varieties of microalgae, but these are the main ones.)

Algae can be grown using water resources such as brackish-, sea-, and wastewater unsuitable for cultivating agricultural crops. When using wastewater, such as municipal, animal and even some industrial runoff, they can help in its treatment and purification, while benefiting from using the nutrients present.

Most microalgae grow through photosynthesis – by converting sunlight, CO2 and a few nutrients, including nitrogen and phosphorous, into material known as biomass This is called “autotrophic” growth. Other algae can grow in the dark using sugar or starch (called “heterotrophic” growth), or even combine both growth modes (called “mixotrophic” growth).

Algae are very diverse and found almost everywhere on the planet. They play an important role in many ecosystems, including providing the foundation for the aquatic food chains supporting all fisheries in the oceans and inland, as well as producing about 70 percent of all the air we breathe.

UCSD’s Dr. Mitchell gives a lesson in algae 101

CLICK HERE for more photos about algae basics

Take our fun – and short – quiz to see how much you know about algae. Compare with your friends!

For more information about what you’ve read on this page, click on the button below.


How could biotechnology improve your life?

Experts on the World Economic Forum’s Council on Biotechnology have selected 10 developments which they believe could help not only meet the rapidly growing demand for energy, food and healthcare, but also increase productivity and create new jobs, should issues such as regulatory certainty, public perception and investment be tackled successfully. In this blog post, the council members make their case for each of these technologies and highlight their potential benefits:

1. Bioproduction of sustainable chemicals, energy and other materials

Over the past 100 years, humans have depleted about half the world’s known reserves of fossil fuels. These reserves, which took more than 600 million years to accumulate, are non-renewable, and their extraction, refining and burning are a major cause of greenhouse gases and the warming of the planet. One of the most promising hopes in the sustainability field is artificial biosynthesis, a process whereby living organisms, such as bacteria, fungus or plants, are used to create fuels, chemicals and other materials.

2. Genetically modified crops to increase sustainable food production

The continuing increase in our numbers and affluence are posing growing challenges to the ability of humanity to produce adequate food and animal feed, as well as meet the new demands for biofuel. Although controversial, genetic modification of crops can help to solve this problem. The evidence shows that, in places where they are allowed, modern GM crops are contributing to the growth of agricultural productivity. In 2011, for instance, 16.7 million farmers grew biotech crops on almost 400 million acres in 29 countries, including 19 developing countries. Existing GM commodity crops also contribute to crop sustainability by permitting the use of less pesticide and decreasing the need for erosion-promoting tillage. Such crops also contribute to human and animal welfare by increasing farm productivity and reducing fungal contamination of grain.

3. Seawater bioprocesses to produce fuel and chemicals

More than 70% of the Earth’s surface is covered by seawater, and it is the most abundant water source available on the planet, but we are only starting to tap its potential. For instance, new bioprocesses can turn some types of seaweed grown in the oceans into biofuels, potentially providing an energy solution to countries that lack arable land and access to freshwater. Additionally, bacteria and microalgae that live and grow in seawater can be engineered to grow more efficiently and be used to produce chemicals, fuels and polymeric materials.

4. Zero-waste bio-processing

Environmentalists have long dreamed of a zero-waste society and new bio-processing techniques could help to make this a reality. Biorefineries – facilities that integrate biomass conversion processes and equipment to produce fuel, power, heat and value-added chemicals from biomass – can turn industrial waste streams into chemicals and fuels, thereby closing the production loop. Recent advances include using less-costly inputs in the bio-process, such as carbon dioxide, methane and waste heat. Other advances are also simplifying the waste streams, reducing their toxicity and moving society closer to the goal of zero waste.

5. Carbon dioxide as a raw material

Carbon dioxide and other carbon molecules are seen as a culprit in global warming, and the environmental consequences of more of these compounds entering the atmosphere is becoming increasingly clear. Recent advances are rapidly increasing our understanding of how living organisms consume and use carbon dioxide. By harnessing the power of these natural biological systems, scientists are engineering a new wave of approaches to convert waste carbon dioxide and other molecules into energy, fuel, chemicals, and materials that may help the world meet its needs.

6. Regenerative medicine to create new organs

Many societies that are grappling with the challenge of a rapidly ageing population are increasing the demand for regenerative medicine, which holds the promise of growing tissue and organs in the laboratory and allows surgeons to safely implant them when the body is unable to heal itself. Traffic accidents and war amputations are also spurring interest in the field. Scientists are already able to engineer tissue using various biomaterials, and believe that stem cells, especially ones called induced pluripotent stem cells (adult cells that have been genetically reprogrammed to an embryonic stem cell-like state) provide another significant opportunity in this field.

7. Rapid and precise development and manufacturing of medicine and vaccines

The ability of therapeutics and vaccines to treat and prevent diseases has been well documented. Biotechnology has been central to these advances, progressively offering the ability to make more complicated medicines and vaccines, opening up the treatment and prevention of a broader set of diseases. The leading edge of biotechnology is now offering the potential to rapidly produce therapeutics and vaccines against virtually any target. These technologies – including messenger therapeutics to stimulate the body’s natural ability to produce therapeutic proteins targeted immunotherapies to boost or restore the ability of the immune system to fight diseases by targeting specific cells conjugated nanoparticles, which combine antibodies and nanoparticles – have already produced potential treatments with substantial promise to improve human health globally.

8. Accurate, fast, cheap, and personalized diagnostics and prognostics

One of the most real and serious threats to the human race is a potential global pandemic. Biotechnology has the potential to provide the platforms needed for rapid identification of biological threats, development of potential cures and global manufacturing of the solutions. Identification of better targets and combined use of nanotechnology and information technology are making it possible to develop rapid, accurate, personalized and inexpensive diagnostics and prognostics systems.

9. Biotech improvements to soil and water

Arable land and fresh water are two of our most important, yet limited, resources. Sustained abuse and misappropriation have threatened these resources, much as the demand on them has increased. Advances in biotechnology have already yielded technologies that are beginning to restore the vitality and viability of these resources. A new generation of developing technologies, such as bioremediation to use microbial metabolism to remove pollutants, bioregeneration to renew or restore life-supporting resources using biological processes, and bioaugmentation to introduce a group of natural microbial strains or a genetically engineered variant to treat contaminated soil or water, offers great promise to not only further restore these resources but also to augment their potential.

10. Advanced healthcare through genome sequencing

It took more than 13 years and US$1.5 billion to sequence the first human genome and determine the precise order of the building blocks in our genetic information. Today, we can sequence a complete human genome in a single day for less than US$1,000. When we analyse in such a sequence the roughly 3 billion base pairs, which are the building blocks of the genome, we find that we differ from each other in several million of these base pairs. In the vast majority of cases these differences do not cause any issues, but in rare cases they cause disease or susceptibility to disease. New research and medicine will increasingly be driven by our understanding of such genetic variations and their consequences.

Author: This list has been compiled by the World Economic Forum’s Global Agenda Council on Biotechnology, of which Lee Sang Yup is currently chair. For a full list of the Council’s members see here.

Opinions expressed here are those of the author(s) and not those of the World Economic Forum.

Image: A research works in a biotechnology laboratory in Switzerland REUTERS/Sebastian Derungs


شاهد الفيديو: جلال:الطحالب تنتج دهون مشبعة تستخدم فى إنتاج الوقود الحيوى (شهر نوفمبر 2022).