బయోటెక్నాలజీ

జీవశాస్త్ర ప్రక్రియలను ఉపయోగించి మానవుడు పంటలు, పెంపుడు జంతువులను దాదాపు 10,000 సంవత్సరాల పూర్వమే ఆహారం, వస్త్రధారణ కోసం వినియోగించాడు. వేదకాలంలోనే జీవశాస్త్ర పరిక్రియలను ఉపయోగించి ఆహార అన్వేషణ కొనసాగించారు. ఆధునిక ప్రపంచంలో మానవుడు సగటు జీవి. ఆహార అన్వేషణ కోసం జీవ, ఆహార శాస్త్రాల్లో అనేక విప్లవాత్మకమైన మార్పులు తీసుకువచ్చాడు. జీవసాంకేతిక శాస్త్రం అనే భావనను 21వ శతాబ్దంలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. దీని అధ్యయనం అనేక రకాల ఆహార పదార్థాల అన్వేషణ కోసమే కాకుండా అనేక రకాలుగా వ్యాపిస్తున్న వ్యాధుల నివారణకు మార్గం చూపుతోంది.  ఇటీవల నానోటెక్నాలజీని జీవసాంకేతికతకు అన్వయించి అనేక విప్లవాత్మకమైన మార్పులు తీసుకువస్తున్నారు

జీవసాంకేతిక శాస్త్రం

 సూక్ష్మజీవులు, వాటి జీవక్రియలను ఉపయోగించి నియమిత పరిధిలో మానవాళికి ఉపయోగపడే ఉత్పత్తులను, రసాయన పదార్థాలను తయారు చేసే ప్రక్రియను 'జీవసాంకేతిక శాస్త్రం' అంటారు.  బయోటెక్నాలజీ అనే పదాన్ని వాడిన వారు కార్ల్  ఎరికే (1919).

 ఇది జన్యుశాస్త్రం, సూక్ష్మ జీవశాస్త్రం, జీవ రసాయనశాస్త్రం, జీవ‌స్త్రాల‌ కలయిక. 

రెడ్ బయోటెక్నాలజీ

వైద్య రంగంలో అనువర్తింపజేసే జీవసాంకేతిక శాస్త్రం

ఉదా: జన్యుథెరపీ విధానం ద్వారా అనేక జన్యు వ్యాధులను సరిచేయడం.

వైట్, గ్రే బయోటెక్నాలజీ

పారిశ్రామిక రంగంలో వినియోగించే జీవసాంకేతిక శాస్త్రం.

ఉదా: విటమిన్స్, ఆంటిబయోటిక్స్.

గ్రీన్ బయోటెక్నాలజీ

వ్యవసాయ రంగంలో అనువర్తింపజేసే జీవసాంకేతిక శాస్త్రం.

ఉదా: జన్యుపరివర్తన మొక్కలు తయారు చేయటం.

బ్లూ బయోటెక్నాలజీ

జల సంబంధమైన జీవ సాంకేతిక శాస్త్రం. బయోటెక్నాలజీలో ఎక్కువగా ఉపయోగించే బ్యాక్టీరియా  ఎశ్చరీషియా కొలై.

క్లోనింగ్

గ్రీకు భాషలో క్లోనింగ్ అంటే రెమ్మ (Branch) అని అర్థం. శుక్రకణాలు, అండాల కలయిక లేకుండా ఒక జీవి శారీరక కణాన్ని తీసుకొని దాని కేంద్రకాన్ని (2X) ఆడ జీవి అండకణంలోకి (కేంద్రకాన్ని తొలగించిన) పంపించి, ప్రయోగశాలలో దాన్ని అభివృద్ధి చేసి పిల్ల జీవులను ఏర్పరిచే సాంకేతిక ప్రక్రియను క్లోనింగ్ అంటారు.  దీనిలో ఏర్పడే పిల్లజీవి ఏ శరీర కణ కేంద్రకం నుంచి తీసుకున్నారో ఆ తల్లి జీవిని పోలి ఉంటుంది. అంటే తల్లి జీవి, పిల్ల జీవి అచ్చం ఒకేలా ఉంటాయి.  ఈ ప్రక్రియను అలైంగిక ప్రత్యుత్పత్తి విధానం (A sexual reproductive process) అంటారు.  మానవ క్లోనింగ్‌ను మొదట నిషేధించిన దేశాలు అమెరికా, బ్రిటన్.

ప్రపంచంలో మొదటిసారిగా స్కాట్‌లాండ్ దేశంలోని రోసిలిన్ ఇనిస్టిట్యూట్‌కు చెందిన‌ 'ఇయాన్ విల్మట్' (ఫాదర్ ఆఫ్ క్లోనింగ్) 1996లో మొదట గొర్రె పొదుగు కణాలను (Udder cell) తీసుకొని క్లోనింగ్ చేసి డాలీ అనే మొదటి 'క్షీరద గొర్రె పిల్ల' ను స్పష్టించారు. ఇది 2003లో ఊపిరితిత్తుల వ్యాధి, కీళ్లనొప్పితో (Arthiritis) చనిపోయింది.

ప్రతీ జీవి జీవకణాలతో రూపొందించి ఉంటుంది. ఈ జీవకణాలు రెండు రకాలు. అవి:

1. జెర్మ్ జీవకణం

2. సొమాటిక్ జీవకణం 

మనదేశంలో క్లోనింగ్ సాంకేతికత

భారతదేశంలో క్లోనింగ్ సాంకేతికతను మొదట అభివృద్ధి చేసిన సంస్థ నేషనల్ డెయిరీ రీసెర్చ్ ఇనిస్టిట్యూట్ (NDRI), కర్నాల్ (హ‌రియాణా). ఈ  సంస్థ ప్రపంచంలోనే మొదటి క్లోన్ గేదె 'సంరూపను' 2009లో సృష్టించింది. 2009లో 'హ్యాండ్ గైడెడ్ టెక్నాలజీ' అనే అత్యాధునిక శాస్త్ర సాంకేతిక ప్రక్రియ ద్వారా రెండో క్లోన్‌ గేదె 'గరిమా - 1'ను సృష్టించారు. ఇది వెంటనే చనిపోయింది. 2010లో గరిమా - 2 ను సృష్టించారు. దాని నుంచి 2013లో 'మహిమ' అనే మరొక క్లోన్ గేదెను ఉత్పత్తి చేశారు. క్లోన్ జీవి నుంచి మరోక క్లోన్ గేదెను ఉత్పత్తి చేశారు. ఇదే టెక్నాలజీ ద్వారా '2010'లో 'శ్రేష్ఠ్' అనే దున్నపోతును, 2014, జూన్ 2న 'లాలిమా' అనే గేదెను సృష్టించారు. కశ్మీర్ శాస్త్రవేత్తలు ప్రపంచంలో తొలిసారిగా 'పార్శినా' మేకను 'నూరీ' అనే పేరుతో క్లోనింగ్ చేశారు. 2014, జులై 23న NDRI శాస్త్రవేత్తలు హ్యాండ్ గైడెడ్ టెక్నాలజీ ద్వారా రాజత్ అనే దున్నపోతును సృష్టించారు.

అపూర్వ

దీన్ని NDRI  2015 మార్చిలో  క్లోనింగ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేసింది. ఇది ఒక ముర్రె జాతి గేదె. దీన్ని NDRI మూత్రంలోని సొమాటిక్ (శారీరక) కణాలను ఉపయోగించి క్లోనింగ్ చేసింది.  ఇలా చేయడం ప్రపంచంలోనే మొదటిసారి. 

కృత్రిమ గర్భదారణం (IN VITRO FERTILISATION - IVF)

శుక్రకణాలు, అండాలను పరీక్ష నాళికలో ఫలదీకరణం చెందించి పిండాన్ని ఏర్పరిచి, ఆ పిండాన్ని ఆడ జీవి గర్భాశయంలో ప్రవేశ పెట్టి పిల్ల జీవులను ఏర్పరిచే ప్రక్రియను కృత్రిమ గర్భ దారణం (IVF) అంటారు.  ఈ విధంగా ఉత్పత్తి అయిన శిశువులను టెస్ట్ ట్యూబ్ బేబీలు అంటారు.  ఈ విధానం ద్వారా ప్రపంచంలో మొదటి టెస్ట్ ట్యూబ్ బేబీని ఉత్పత్తి చేసింది పాట్రిక్ స్టెప్టో, రాబర్ట్ ఎడ్వర్డ్స్.  ఆ మొదటి శిశువు లూసీ బ్రౌన్. 1978లో బ్రిటన్‌లో జన్మించింది.  భారత్‌లో మొదటి టెస్ట్ ట్యూబ్ బేబీ హర్ష (1986).

మన దేశంలో అధికంగా టెస్ట్ ట్యూబ్ బేబీలను ఉత్పత్తి చేసింది డాక్టర్ ఫిరోజ్ ఫారిక్ రిలయన్స్ లైఫ్ సైన్సెస్ డైరెక్టర్ - ముంబయి.  సెంటర్ ఫర్ సెల్యూలార్ అండ్ మాలిక్యులార్ బయాలజీ - హైదరాబాద్ (CCMB), లాల్జిసింగ్ ఆధ్వర్యంలో 2 జింకలను IVF పద్ధతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేసింది. అవి:

* మచ్చల జింక - దీని పేరు స్పాటీ

* కృష్ణ జింక - దీని పేరు బ్లాకీ.

ఈ విధంగా జింకల ఉత్పత్తిలో మొదటి, రెండు, మూడో స్ధానాల్లో వరుసగా అమెరికా,  ఆస్ట్రేలియా, భారతదేశం ఉన్నాయి.  1978లో 'సుభాష్ ముఖోపాధ్యాయ' భారతదేశంలోనే మొదటి టెస్ట్ ట్యూబ్ బేబి 'దుర్గ'ని ఉత్పత్తి చేశారు. అయితే పశ్చిమ బంగా ప్రభుత్వం దీన్ని గుర్తించలేదు.

సరోగసీ

 పరీక్ష నాళికలో అభివృద్ధి చేసిన పిండాన్ని ఆడజీవిలో ప్రవేశపెట్టి పిల్లలను పొందే ప్రక్రియను 'సరోగసీ' అని అంటారు. ఈ విధానాన్ని దుర్వినియోగం చేస్తుండటంతో 2016, ఆగష్టు 24న సుప్రీంకోర్టు కొన్ని నిబంధనలను జారీ చేసింది.

1. పెళ్లై ఐదు సంవత్సరాలు దాటిన జంటలకు సరోగసీ అవకాశం లభిస్తుంది.

2. భార్య వయసు 25 - 50 సంవత్సరాలు, భర్త వయసు 26 - 55 సంవత్సరాల మధ్యలో ఉండాలి. ఆ ఇద్దరిలో  ఒకరికి పిల్లలను కనేందుకు అవసరమైన సామర్థ్యం లేదని లేదా తక్కువగా ఉంది అనే వైద్యుల ధ్రువపత్రం తప్పనిసరి.

3. సరోగసీ ద్వారా పుట్టే బిడ్డకు ఆస్తిపై పూర్తి హక్కు కల్పించనున్నారు.

4. ఒకసారి మాత్రమే అద్దె గర్భం ఇచ్చే అవకాశం, సరోగసీ ద్వారా జన్మించిన చిన్నారులు ఎక్కడైన, ఎవరైనా ఎలా జన్మించినా భద్రత కల్పించాలి.

* జపాన్ శాస్త్రవేత్తలు ప్రయోగశాలలో ఎలుకల అండాలను వృద్ధి చేసి వాటి ద్వారా ఏర్పడ్డ పిండాలను సరోగసీ పద్ధతిలో వేరే ఎలుకల గర్భంలోకి ప్రవేశపెట్టి సంతానాన్ని సృష్టించారు.

క్యాన్సర్ (Cancer)

దీని అధ్యయనాన్ని  ఆంకాలజీ అంటారు.  ఇది కలిగించే వైరస్  ఆంకోవైరస్. వీటిలో ముఖ్యమైంది  హ్యూమన్ పాపిలోమా వైరస్.  కణవిభజన క్రోమోజోమ్/డీఎన్ఏ/ జన్యువుల ఆధీనంలో నియంత్రితమవుతుంది. వీటిలో 'ఉత్పరివర్తనాలు/ మార్పుల వల్ల కణవిభజన అదుపు తప్పి కణాల రాశి /గడ్డ /ట్యూమర్ సంభవిస్తుంది.

దీన్నే 'క్యాన్సర్' అంటారు. క్యాన్సర్‌ను కలిగించే కారకాలను కార్సినో ఏజెంట్స్. అవి దుమ్ము, పొగ, మసి, క్రిమి సంహారకాలు, డీడీటీ, బాంబులు, నికోటిన్, అప్లోటాక్సిన్.

క్యాన్సర్ రెండు రకాలు

i) Benign Cancer: కణాల గడ్డ చుట్టూ సంధాయక కణజాలం (Connective Tissue) ఆవరిస్తుంది. దీన్ని సర్జరీ ద్వారా తొలగించవచ్చు. అపాయమేమి ఉండదు.

ii) Malignant Cancer: దీనిలో కణాల గడ్డకు ఇతర కణాలను నాశనం చేసే గుణం ఉంటుంది. ఇది చాలా అపాయం.

* ఈ క్యాన్సర్ కణాల రక్తం, శోషరసం ద్వారా ఇతర భాగాలకు వ్యాప్తి చెందడాన్ని మెటా స్టాటిస్  అంటారు.

* భారతదేశంలో పురుషులకు ఎక్కువగా నోటి, గొంతు క్యాన్సర్; స్త్రీలకు గర్భాశయ ముఖద్వార క్యాన్సర్ (Uterine Servical) వస్తుంది.  క్యాన్సర్ నిర్ధారణను బ‌యాప్సీ అంటారు.

* ప్రాణం ఉన్న జీవి శరీరంలో అనుమానిత భాగం నుంచి కణజాలం (రక్తం, శోషరసం) తీసి పరీక్షించడాన్ని బయాప్సీ అంటారు.

క్యాన్సర్ వచ్చే భాగాన్ని బట్టి రకాలు.

1. కార్సినోమా - ఎపిథిలియల్ కణాలకు.

ఉదా: చ‌ర్మం, జీర్ణాశయం, క్లోమం, పేగు

2. సార్కోమా - కండరాలు, ఎముకలకు.

3. ల్యుకేమిమా (బ్లడ్ క్యాన్సర్) - తెల్ల రక్త కణాలకు.

4. లింఫోమా - లింఫ్ గ్రంథులకు.

5. మెలనోమా - చర్మంలోని మెలనోసైట్ కణాలకు.

గర్భాశయ ముఖద్వార క్యాన్సర్

దీన్ని కలిగించే వైరస్ హ్యూమన్ పాపిలోమా. గర్భాశయ ముఖద్వార క్యాన్సర్‌కు 'గర్డాసిల్' అనే మందు వాడాలి. దీని నిర్ధారణ పాప్‌స్మియర్ పరీక్ష

చికిత్స

రసాయనాలను (Cobalt - 60) ఉపయోగించి క్యాన్సర్ కణాలను నశింపచేయడాన్ని కీమోథెరపీ అంటారు.

గమనిక: కోబాల్డ్ 60 అనే ఐసోటోపు విడుదల చేసే γ కిరణాలు  క్యాన్సర్ కణాలను చంపుతాయి.

* 'కీమోథెరపీ'ని కనుక్కున్నది - లూయీస్ గుడ్‌మన్, ఆల్ ఫ్రెడ్ గిల్ మన్

* ఫాదర్ ఆఫ్ కీమోథెరపీ - పాల్ ఎర్లిచ్

* ల్యుకేమియా(బ్లడ్ క్యాన్సర్) చికిత్సకు ఎక్కువగా బిళ్లగన్నేరు (Vinca rosea) నుంచి లభించే విన్ క్రిస్టిన్, విన్ బ్లాస్టిన్ అనే ఆల్కాలాయిడ్ ఉపయోగిస్తారు.

టాక్స్ బాక‌టా అనే వివృత బీజం (Gymno Sperm) నుంచి లభించే Taxol రసాయనాన్ని కూడా క్యాన్సర్ చికిత్సకు ఉపయోగిస్తారు.

Other Testing Instruments

1) RapidArc Instrument

2) Laser Induced florence Spectroscopy ద్వారా రోగి రక్తాన్ని పరీక్షిస్తారు

క్రయో సర్జికల్ అల్లేషన్ థెరపీ

ఇది క్యాన్సర్ వ్యాధికి ప్రత్యామ్నాయ చికిత్స.  ఇది ప్రస్తుతం చైనా, అమెరికాలో అందుబాటులో ఉంది.  దీనిలో మొదట క్యాన్సర్ కణితి పైకి సన్నని సూది ద్వారా 'ఆర్గాన్' మూలకాన్ని పంపుతారు. -1600 °C వద్ద కణితి మంచు గడ్డగా మారుతుంది.

చివరగా దాని పైకి 'హీలియం' వాయువును ప్రయోగిస్తారు. ఫలితంగా అది నెమ్మదిగా కరుగుతుంది. ఇది గ్లిమోబ్లాస్టోమా (Brain tumour), ల్యూకేమియా (Blood Cancer) మినహా అన్ని క్యాన్సర్‌లను తగ్గిస్తుంది. VIA (Visual Inspection with Acetic Acid)

ఇది కేవలం రూ.2 ఖర్చుతో గర్భాశయ ముఖద్వార కాన్సర్‌ను గుర్తించే అతి చవకైన పరీక్ష.  దీని రూపకల్పన చేసింది  శ్రీ గంగారం ఆసుపత్రి పరిశోధకులు (న్యూదిల్లీ).  దీనిలో ఎసిటిక్ ఆమ్లాన్ని గర్భాశయ ముఖ ద్వారంలోకి పంపినప్పుడు క్యాన్సర్ కణాలు ఎండిపోయి వాటిలోని ప్రోటీన్స్ గడ్డ కడతాయి.  ఇది ప్రస్తుతమున్న 'పాప్ స్మియర్' పరీక్ష కంటే వేగంగా, కచ్చితమైన ఫలితాలనిచ్చే పరీక్ష.

గమనిక: రక్త పరీక్ష ద్వారా వివిధ క్యాన్సర్‌లను గుర్తించే పరికరాన్ని అభివృద్ధి చేస్తున్న కంపెనీ మిరాక్కులస్ (అమెరికా). ఆ పరికరం పేరు 'మిరియం'. అది రక్తంలోని 'మైక్రో RNA' ను గుర్తిస్తుంది.

మూలకణ సాంకేతికత (Stem Cell Technology)

దేహంలో ఏదైనా కొంత భాగాన్ని కోల్పోవడం వల్ల వివిధ రకాల వ్యాధులు వ‌స్తాయి. ఈ విధంగా కొల్పోయిన‌ భాగాలను తిరిగి ఏర్పరిచే శక్తి ఉన్న కణాలను Stem Cells/ మూల / కాండ / ఆధారకణాలు అంటారు. వీటిపైన పరిశోధనలు కేంద్ర ప్రభుత్వ ఆధీనంలోని శాస్త్ర సాంకేతిక శాఖ మంత్రిమండలి ఆధ్వర్యంలో నిర్వహిస్తారు.  వీటిని ఎక్కువగా రీ జనరేటివ్ అనే వైద్య విభాగంలో ఉపయోగిస్తారు. అంటే కోల్పోయిన భాగాలను తిరిగి ఏర్పాటు చేసేది. ఈ విధంగా ఏర్పరిచే ప్రక్రియను 'క్లోనింగ్ చికిత్స' అంటారు.

మూల కణాల రకాలు

1) పిండ మూలకణాలు (Embryonic Stem Cells)

ఎక్కువగా 5 - 7 రోజుల పిండం నుంచి కొన్ని కణాలను సేకరించి మూల కణాలుగా ఉపయోగిస్తారు.

2) లింబస్ మూలకణాలు

ఇవి కంటిలో ఉంటాయి.  .

3) ఎముక మజ్జ మూల కణాలు (Bone Marrow Stem cells) 

ఎముక మజ్జలో ఉంటాయి. 

4) ఉల్బద్రవ మూల కణాలు (Amniotic Stem cells)

పిండం చుట్టూ ఉండే ఉల్బ ద్రవంలో ఉంటాయి.

5) బొడ్డు తాడు మూల కణాలు (Cord blood stem cells)

శిశివు జన్మించేటప్పుడు తల్లికి, శిశువుకు మధ్య ఉన్న తాడును 'బొడ్డుతాడు' అంటారు. వీటిని ఉపయోగించి బ్రిటన్‌లోని 'న్యూ కాస్టిల్ విశ్వవిద్యాలయ' శాస్త్రవేత్తలు ప్రపంచంలో  మొదటి సారిగా కృత్రిమ కాలేయాన్ని తయారు చేశారు.

దీనిలోని మూల క‌ణం నుంచి తయారు చేసిన రక్తం 'తాడు రక్తం' (Cord blood).

పరిశోధనా కేంద్రాలు

1) ఎల్వీ ప్రసాద్ ఐ ఇనిస్టిట్యూట్ - హైదరాబాద్

2) సెంటర్ ఫర్ స్టెమ్ సెల్ సైన్సెస్ - హైదరాబాద్

3) క్లినికల్ రిసర్చ్ ఫెసిలిటీ ఆన్ స్టెమ్ సెల్స్ అండ్ రీ జెనరేటివ్ మెడిసిన్ - హైదరాబాద్

4) నేషనల్ బ్రెయిన్ రీసర్చ్ సెంటర్ - గుర్గావ్

5) రిలయన్స్ లైఫ్ సైన్సెస్ - ముంబయి

6) నేషనల్ సెంటర్ ఫర్ బయోలాజికల్ సైన్సెస్ - బెంగళూరు

7) ఇంటర్నేషనల్ స్టెమ్ సెల్ బ్యాంక్ - సియోల్ (దక్షిణ కొరియా)

* ప్రపంచంలోనే మొదటి స్టెమ్ సెల్ బ్యాంక్‌ను లండన్‌లో ఏర్పాటు చేశారు.  భారత దేశంలో మొదటి సెల్ బ్యాంక్‌ను చెన్నైలో నెలకొల్పారు. దీనికి ప్రస్తుత బ్రాండ్ అంబాసిడర్‌గా ఐశ్వర్యరాయ్ వ్యవహరిస్తున్నారు. వడోదరాలో మరో స్టెమ్ సెల్ బ్యాంక్‌ని ఏర్పాటు చేశారు.

ప్రయోజనాలు

1) డయాబెటిస్/ (మ‌ధుమేహ వ్యాధి)

2) క్యాన్సర్

3) అల్జీమర్స్ (జ్ఞాపకశక్తి లోపం)

4) నాడీ క్షీణత (ముసలి వాళ్లలో ఎక్కువ)

5) కండర క్షీణత  (కండరాలు క్షీణించటం వల్ల చలనం జరగదు)

6) వెన్నెముక సంబంధిత వ్యాధులు

పై వ్యాధులను మూల క‌ణాల‌ను  ఉపయోగించి నిర్ధారించవచ్చు.

* ఇటీవల విటమిన్ − ఎ రెటోనిక్ ఆమ్ల సహాయంతో కృత్రిమ వీర్యం తయారు చేశారు. (డెన్మార్క్)

జెనిటిక్ ఇంజినీరింగ్

వివిధ రకాల జీవుల్లోని, ముఖ్యంగా సూక్ష్మజీవుల్లోని జన్యువులను ఉపయోగించి మానవాళికి కావాల్సిన ఉత్పత్తులను తయారు చేసుకునే ప్రక్రియ బ‌యోటెక్నాల‌జీ. ఈ పదాన్ని వాడిని వ్యక్తి కార్ల్ ఎరిక్.  సూక్ష్మ జీవుల్లోని జన్యువులను ఏ విధమైన సాంకేతిక పద్ధతుల ద్వారా ఉపయోగించాలో తెలిపేది 'జెనిటిక్ ఇంజినీరింగ్'.  బయోటెక్నాలజీ పితామహుడు - పౌల్ బెర్గ్.  దీనిలో ఎక్కువగా ఉపయోగించే జీవులు E-Coli అనే బాక్టీరియా. దీనిలో ఉంగరాకారంలో DNA ముక్కలుంటాయి. వాటినే ప్లాస్మిడ్స్ అంటారు. ఇవి జన్యువులను తీసుకెళ్లే వాహకాలుగా (Vectors) పని చేస్తాయి. వాటికి ప్రతికృతి (Replication) చెందే సామర్థ్యం ఉంటుంది. అంటే సంఖ్యను రెట్టింపు చేసుకునే సామర్థ్యం ఉంటుంది.  కేంద్ర శాస్త్ర సాంకేతిక మంత్రిత్వ శాఖ ఆధ్వర్యంలో దీని పైన పరిశోధనలు జరుగుతాయి.

వీటి పెంపకం కేంద్ర పర్యావరణం, అటవీ మంత్రిత్వశాఖ ఆధీనంలో ఉంటుంది. DNA ను ముక్కలుగా చేసే అణు కత్తెరల ను కనుక్కొని, వాటి లక్షణాలను వివరించింది ఆర్థర్‌, నాథన్స్, స్మిత్.

అనువర్తనాలు (Applications)

1) (Transgenic Crops or Gm Crops (Genetically) Modified crops) జన్యుపరివర్తిత/ మార్పిడి మొక్కలు

 ఒక జీవిలోని ఉపయోగకర జన్యువులను వివిధ వాహకాల ద్వారా పంట మొక్కల్లో ప్రవేశపెట్టి, ప్రయోజనాలను పొందడానికి ఏర్పరచిన పంటలను "జ‌న్యుప‌రివ‌ర్తిత / మార్పిడి మొక్కలు" అంటారు.

గోల్డెన్ రైస్

 Vit-A, Zn, Fe లు ఎక్కువగా ఉంటాయి. వీటిని చైనా వారు తయారు చేశారు. దీని ఉత్పత్తికి మూల పురుషుడు  ఇంగో పాట్రికస్.

గోల్డెన్ గ్రౌండ్ నట్

 Vit-A ఉన్న వేరుశనగను హైదరాబాద్‌లోని ICRISAT అనే సంస్థ తయారు చేసింది.

బీటీ కాటన్

బీటీ అంటే బాసిల్లన్ తురుంజియెన్సెస్ - ఇది కీటకాలను చంపే బాక్టీరియా, అంటే ఇది ఒక బయోపెస్టిసైడ్.  ఈ పత్తి కీటకాలను (శనగ, పచ్చ పురుగులు, లెపిడోప్టెరాన్స్) నివారించవచ్చు. దీన్ని మొదటిసారిగా తయారు చేసింది అమెరికాకు చెందిన మొన్సాంటో అనే బహుళజాతి సంస్థ.  మన దేశంలో దీన్ని అభివృద్ధి చేసింది Mahyco (MH).

ఫ్లేవర్ సేవర్ టమోటా

 ఎక్కువ గుజ్జు కలిగి తొందరగా పక్వానికి రాదు.  జన్యు మార్పిడి వల్ల తయారుచేసిన అధిక అమైలోపెక్టిన్ అనే ప్రత్యేక పిండి పదార్థం ఉన్న బంగాళదుంప  ఆమ్‌ప్లోరా (యూరప్). భారత్‌లో నిరసనలకు గురై తాత్కాలికంగా నిలుపుదల చేసిన మొదటి జన్యుమార్పిడి చేసిన ఆహార పంట వంకాయ (సొలానం మెలాంజినా).

 1) టర్మినేటెడ్ సీడ్స్ ఒక పంటకు మాత్రమే ఉపయోగించే విత్తనాలు.

 2) ఇన్సులిన్ ఉత్పత్తి బయోటెక్ ద్వారా ఉత్పత్తయిన ఇన్సులిన్ పేరు హ్యుమిన్.

 3) బయోరెమిడయేషన్: బ్యాక్టీరియా, శైవలాలు, ఆల్గే శిలీంధ్రాలు, ఫంగస్ ఉపయోగించి పరిసరాలను శుభ్రపరిచే  ప్రక్రియ.

 4) సూపర్ బగ్ బ్యాక్టీరియా (సూడోమోనాస్ పుటిడా).

* ఇది నూనె తినే బాక్టీరియా.

* దీని తయారీలో ముఖ్యపాత్ర పోషించింది  ఆనంద్ చక్రవర్తి. నేషనల్ ఎన్విరాన్‌మెంటల్ ఇంజినీరింగ్ రిసెర్చ్ ఇనిస్టిట్యూట్ - నాగపూర్ (NEERI)

5) ఇంటర్‌ఫెరాన్స్: ఇవి 'క్యాన్సర్ వైరస్‌'కు (అంకో వైరస్) వ్యతిరేకంగా మన దేహంలో ఉత్పత్తయ్యే 'ప్రోటీన్స్'.

6) హై ఫ్రక్టోస్ కార్న్ సిరప్ (HFC'S).

* దీన్ని ఆహార పరిశ్రమల్లో ఆహారానికి 'తీపి' ఇవ్వడానికి ఉపయోగిస్తారు.

7) కణజాల వర్ధనం (Tissue Culture)

 * మొక్కల్లోని ఏదైనా భాగాన్ని (వేరు, కాండం, కొన, పత్రం, అండం, అండాశయం) పోషకాలు కలిసిన యానకంలో పెంచి కొత్త మొక్కలను ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియను 'కణజాల వర్ధనం' అంటారు.

 * ఇది ఒక అలైంగిక ప్రత్యుత్పత్తి రకం.

 * టిష్యూ కల్చర్ పితామహుడు  హేబర్ లాండ్.

 * ఈ వర్ధనానికి మూలసూత్రం  టొటీ పొటెన్సీ. అంటే ఏదైనా మొక్క భాగానికి పూర్తి మొక్కను ఏర్పరిచే  అంతర్గత సామర్థ్యం.

* మొక్క పెరగడానికి కావాల్సిన అన్ని రకాల పోషకాల మిశ్రమానికి 'పోషక యానకం' (Nutrient medium) అంటారు. దీన్ని తయారు చేసింది మురిషిగే, స్కూగ్.

 * ఏ మొక్క భాగాన్నైతే ఉపయోగిస్తామో దాన్ని ఎక్స్‌ప్లాంట్ అంటారు.

 ఉదా: కాండం కొన, వేరు, అండం. 

 * పోషక యానకాన్ని ఘనస్థితిలోకి మార్చడానికి తోడ్పడేది అగార్ - అగార్.

 * ఎక్స్‌ప్లాంట్‌ను పోషక యానకంలో ఉంచినప్పుడు అది విభజన చెంది కణాల గుంపును ఏర్పరుస్తుంది. దీనికి ఆక్సిన్ అనే ఫైటో హార్మోన్లను కలిపితే వేర్లు, సైటో కైనిన్స్ అనే హర్మోన్లను కలిపితే కాండం వస్తాయి.

 * ఈ వ‌ర్ధనం వల్ల తక్కువ కాలంలో ఎక్కువ సంఖ్యలో మొక్కలను ఉత్పత్తి చేసి గార్డెన్స్ (హార్టీ కల్చర్) లో పెంచుతారు.

 * దీని వల్ల వైరస్ రహిత మొక్కలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

 * ఫారెస్టరీ, ఫార్మసీ, సోషల్ ఫారెస్టరీలో ఈ విధంగా ఉత్పత్తి అయిన మొక్కలను వాడతారు.

 * ఈ వర్థనం సహయంతో తక్కువ కాలంలో, తక్కువ స్థలంలో అధికంగా మొక్కలను ఉత్పత్తి చేయడాన్ని 'మైక్రో ప్రొపగేషన్' అంటారు

 * దీని నుంచి కృత్రిమ విత్తనాలను సింథటిక్ సీడ్స్ తయారు చేస్తారు.

 * కృత్రిమ విత్తనాలను తయారు చేయడానికి వాడే రసాయనం - సోడియం ఆల్జినేట్

హైబ్రిడోమా టెక్నాలజీ

దీన్ని రూపొందించింది కొహెలర్, మైల్‌స్టిన్.  దీని ద్వారా ఒకే ఆకారం,  పరిమాణంలో ఉన్న అనేక రకాల ప్రతి రక్షకాలు (Antibodies) ను ఉత్పత్తి చేస్తారు. వీటినే మోనోక్లోనల్ యాంటీ బాడీస్ (MAB) అంటారు. ఒక ప్లీహ కణాన్ని, క్యాన్సర్ కణంతో సంకరణం చెందించి యాంటీబాడీస్ ను ఏర్పరుస్తారు. క్యాన్సర్ నివారణ, మూత్ర పిండాల మార్పిడిలో ఉపయోగపడుతుంది.

వైద్య పరికరాలు 

1) వ్యాధి నిర్ధారణ పరికరాలు (Diagnostic Instruments).

ఎ) ECG (Electro Cardiogram/ graph)

 * దీన్ని కనుక్కున్నది  ఇండోవెన్.

 * ఇది గుండె కండర, విద్యుత్ ప్రచోదనాలను రికార్డు చేస్తుంది.

 * ఇది సోనో గ్రాఫిక్ చిత్రాలను ఇస్తుంది.

బి) EEG (Electro Encephalo Graph)

 * ఇది మెదడులోని విద్యుత్ ప్రకంపనాలను తెలియజేస్తుంది.
 

* దీంతో మెదడుకు సంబంధించిన వివిధ వ్యాధులను తెలుసుకోవచ్చు.

1) ఎపిలెప్సి - మూర్చ

2) మానసిక రోగులు

3) బ్రెయిన్ ట్యూమర్ (క్యాన్సర్)

సి) MET (Magneto Encephalo Graph)

* మెదడు ఆరోగ్యానికి సంబంధించిన సమాచారం తెలియజేస్తుంది.

2) IMAGING INSTRUMENTS (ప్రతిబింబం)

ఎ) CT Scanning (Computed Tomography)

 * దీనిలో స్కానింగ్  X - కిరణాలు ఉపయోగించి ఊపిరితిత్తులు, గుండె, విరుపులు (Fractures), మూత్రపిండాలు, కీళ్లకు సంబంధించిన వ్యాధులను కనుక్కోవచ్చు.

* దీనిలో బేరియం, అయోడిన్ మూలకాలను ఉపయోగిస్తారు.

 * ఇది సున్నిత భాగాల సమాచారాన్ని తెలియజేయలేదు.

 * దీన్ని అభివృద్ధి పరిచింది − గాడ్‌ఫ్రె హన్స్‌ఫీల్డ్ (1972). ఇతడికి 1979లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.

 * ఉద‌రం (Abdomen) ఛాతీ, వెన్నుపాము, కణతలు (Tumours) కు సంబంధించిన వ్యాధులను నిర్ధారిస్తుంది.

బి) PET (Positron Emission Tomography)

 * దీనిలో పాజిట్రాన్ విడుదల చేసే రేడియో ఐసోటోప్‌లైన 11C₇, 13N₇, 8O₁₅, 9F₁₈ లను జీవరసాయనాలైన గ్లూకోజ్, అమైనో ఆమ్లాలు O₂, CO₂లకు సంధానించి శరీరంలోకి పంపించి వ్యాధులను నిర్ధారిస్తారు.

 * దీంతో జీవక్రియారేటు, రక్త ఘనపరిమాణం, ప్రసరణ, వ్యాధి కలిగే ప్రదేశాలు, మెదడుతో సక్రమంగా పని చేయని ప్రదేశాలను తెలుసుకోవచ్చు.

సి) MRI (Magnetic Resonance Imaging)

 * బలమైన ద్రవరూప హీలియం (He) అనే మూలకాన్ని ఉపయోగించి శరీరం లోపలి కణజాలాలను, వ్యాధులు విస్తరించే మార్పులను గుర్తించవచ్చు.

* ఇది CT, PET స్కానింగ్ కంటే అద్భుతమైన స్కానింగ్

డి) Ultra Sound (or) Sonographic Imaging

* Ultra Sound అంటే అధిక ధ్వనులు. వీటిని ఈ లెడ్ జిర్‌కోనేట్ స్ఫటికాల నుంచి విద్యుత్ పంపించి ఉత్పత్తి చేస్తారు.

 * దీని ద్వారా శరీర అంతర అవయవాలను అంటే మూత్రాపిండాల్లోని రాళ్లు, ఫాలోపియన్ నాళం, గర్భాశయ సంబంధ వ్యాధులను నిర్ధారించవచ్చు.

 * దీన్ని భ్రూణం వయసు, ఆరోగ్యం, లైంగికత్వం తెలుసుకోవటానికి కూడా ఉపయోగిస్తారు.

3) Therapeutic Instruments

ఎ) Pace maker (గుండె)

* ఇది మొదటి ఎలక్ట్రిక్ పరికరం.

* దీన్ని కనుక్కున్నది విల్సన్ గ్రేట్ బాచ్.

* ఇది హృదయ స్పందనను ఉత్పత్తి చేసేది. దీనిలో 'లిథియం హాలైడ్' కణాలు ఉంటాయి.

బి) ఆంజియోప్లాస్టీ

* హృదయ ధమనుల్లో పేరుకుపోయిన కొవ్వును తీసివేసే ప్రక్రియ.

సి) కృత్రిమ ధమనులు (Artificial Arteries)

* ధమనులకు ఏవైనా అవాంతరాలు ఎదురైనప్పుడు తంతుయుత ప్లాస్టిక్ డెక్రాన్ లేదా టెఫ్లాన్‌తో కృత్రిమ ధమనులు తయారు చేస్తారు.

NMR (Nuclear Magnetic Resonance Imaging)

* స్పెక్ట్రోస్కోపీ ద్వారా కణజాల జీవ క్రియను అధ్యయనం చేసేందుకు దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.

* దీన్ని కనుక్కున్నవారు - పర్సెల్, బ్లాచ్

ఎండోస్కోపీ

శరీరంలోని వివిధ భాగాలను పరిశీలించేందుకు ఉపయోగపడుతుంది.  ఉదరంలోని అల్సర్‌లను పరిశీలించేందుకు 'గ్యాస్ట్రోస్కోప్‌'ను ఉపయోగిస్తారు. యురెట్రస్, పాలోపియన్ నాళాలు, అండాలలో ఏర్పడ్డ సిస్ట్ (కోశాలు) ఇన్‌ఫెక్షన్లను గుర్తించేందుకు 'లాప్రోస్కోపును' ఉపయోగిస్తారు. 

ఆక్సి జనరేటర్

ఓపెన్ హార్ట్ సర్జరీలో Heart - Lung Machine ద్వారా ఆమ్లజనిసహిత రక్తం సరఫరా చేసేందుకు ఉపయోగిస్తున్నారు.  మొదటి Open − Heart Surgery జరిగిన సంవత్సరం - 1953.  ఆక్సిజనరేటర్‌నే 'కృత్రిమ ఊపిరితిత్తులు' అంటారు.

కృత్రిమ మూత్రపిండం

 మూత్రపిండాలు విఫలమైనప్పుడు శరీరంలోని జీవక్రియల ఫలితంగా ఏర్పడిన వ్యర్థాలను తొలగించేందుకు డయాలసిస్ పద్ధతిలో రక్తాన్ని శుభ్రపరుస్తారు. దీన్నే 'కృత్రిమ మూత్రపిండం' అంటారు. డయాలసిస్ అనేది 'విసరణ', 'ఆస్మాసిస్' అనే సూత్రం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది.  డయాలసిస్ కనుక్కున్నది − కోల్ఫ్

జీవ - వైవిధ్యత ((Bio − Diversity)

జీవావరణంలోని సమస్త జీవజాతుల మధ్య ఉన్న తేడాల వైవిధ్యతనే జీవ వైవిధ్యత అని అంటారు.  జీవవైవిధ్యత అనే పదాన్ని శాస్త్ర ప్రపంచానికి 1980లో చెప్పిన శాస్త్రవేత్త 'లౌజాయ్'  1986లో జీవవైవిధ్యత అనే పదాన్ని డబ్ల్యూ. జి. రోసెన్ అనే శాస్త్రవేత్త అమెరికాలో నిర్వహించిన 'నేషనల్ ఫోరం ఆఫ్ బయోడైవర్సిటీ' సందర్భంగా ఉపయోగించారు.  1988లో ఈవో. విల్సన్ అనే శాస్త్రవెత్త బయోడైవర్సిటీ అనే పుస్తకం ప్రచురించారు. 1992లో రియో సదస్సులో జీవ వైవిధ్యాన్ని కింది విధంగా నిర్వచించారు. 'జీవావరణంలోని భౌమ, జలావరణ వ్యవస్థల్లో ఉన్న సమస్త జీవజాతుల మధ్య ఉన్న జన్యుపరమైన, ఆవరణ వ్యవస్థల పరమైన తేడాలు, వైవిధ్యతలను జీవ వైవిధ్యం' అని అంటారు.  దీని ప్రకారం జీవ వైవిధ్యం మూడు రకాలుగా అంచనా వేయవచ్చు.

1. జన్యు వైవిధ్యం (Genetic Diversity)

2. జాతుల వైవిధ్యం (Speceies Diversity)

3. ఆవరణ వ్యవస్థల వైవిధ్యం (Eco System Diversity)

 జన్యు వైవిధ్యం (Genetic Diversity)

భిన్నజాతి జీవుల మధ్య జన్యువుల్లో తేడాలు, ఒక జాతి జీవుల మధ్య జన్యు లక్షణాల్లోని తేడాలు. ఇలాంటి వైవిధ్యత తర్వాత తరాలకు అందుతుంది.

ఉదా: వరి            -     30 వేల నుంచి 50,000

మానవుడు  -    35,000 నుంచి 45,000

ఈ. కొలి       -    4,000

మామిడి      -   1,000 రకాల జన్యు వైవిధ్యతలను కలిగి ఉన్నాయి.

* జన్యు వైవిధ్యత ఎక్కువగా ఉన్న జీవులు అధిక కాలం మనుగడ సాగిస్తాయి.

జాతుల వైవిధ్యత (Speceies Diversity)

 ఒక ప్రమాణ వైశాల్యంలో నివసించే వివిధ జాతుల మధ్య ఉన్న శారీరకమైన తేడాలు, వైవిధ్యతలను జాతుల వైవిధ్యం అంటారు. ఇది ప్రమాణ వైశాల్యం ఉన్న భూ భాగంలో ఎన్ని జాతులు నివసిస్తున్నాయి అనేది తెలియజేస్తుంది.

ఉదా: ఉష్ణమండల ప్రాంతంలో కప్పలు, పాములు, కోతులు, పుష్పించే మొక్కలు మొదలైనవి.

* ఆర్ద్రోపోడా వర్గానికి చెందిన వివిధ కీటకాలు 10,000 సంఖ్యలో ఉంటాయి.

* హిమాలయ ప్రాంతంలో చిరుతలు, కస్తూరి మృగాలు, పుష్పించే జాతి మొక్కలు అన్నీ కలిపి 13,000 వరకు నివసిస్తున్నాయి. పశ్చిమ కనుమల్లో జాతుల సంప‌న్నత్వం అధికంగా ఉంటుంది.

* ఒక భౌగోళిక ప్రాంతంలో జాతుల వైవిధ్యాన్ని తెలుసుకోవడం ద్వారా ఆ ప్రాంతంలో జాతుల ఆదిపత్యాన్ని, సంపన్నత్వాన్ని, సమానత్వాన్ని గురించి తెలుసుకోవచ్చు.

* భూమధ్యరేఖ నుంచి ధృవాల వైపు వెళ్లే కొద్దీ వైవిధ్యత సాధారణంగా తగ్గుతుంది. కార‌ణం శీతోష్ణస్థితి, నేలలు. . అక్షాంశాలను బట్టి మారుతుండ‌టం.

* భూమిపై అత్యధిక సంఖ్యలో జాతులు భూమధ్యరేఖకు ఇరు వైపుల 23º ల ఉత్తర, దక్షిణ అక్షాంశాల మధ్య ఉన్న ప్రాంతాల్లో ఎక్కువ జాతులు నివసిస్తున్నాయి.

ఉదా: ఉష్ణమండల అరణ్యాల్లో చదరపు హెక్టారుకు 300 పైగా జాతులు నివసిస్తున్నాయి. టైగా అరణ్యాల్లో కేవలం 3, 4 జాతులు మాత్రమే నివసిస్తున్నాయి.

 * సముద్ర ఆవరణ వ్యవస్థలో ఖండతీరపు అంచువద్ద (Continental Shelf) జాతుల సంపన్నత్వం అధికంగా ఉంటుంది.

 * జాతుల వైవిధ్యత అనేది ఆవరణ వ్యవస్థల స్థిరత్వాన్ని సూచిస్తుంది.

 * జాతుల వైవిధ్యం కారణంగా ఒక జాతి మరొక జాతి జీవులపై ఆధారపడి ఆహారం పొందడం జరుగుతుంది.

ఉదా: గడ్డి మొక్కలపై ఎలుకలు

* ఎలుకలపై పాములు ఆధారపడి ఉంటాయి.

* జాతుల వైవిధ్యత తగ్గితే ఆవరణ వ్యవస్థ మనుగడ దెబ్బ తింటుంది.

ఆవరణ వ్యవస్థల వైవిధ్యత (ECO System Diversity)

జీవావరణంలోని భిన్న అరణ్య వ్యవస్థల మధ్య ఉన్న తేడాలు, వైవిధ్యతలనే ఆవరణ వ్యవస్థలపై వైవిధ్యత అని అంటారు.  శీతోష్ణస్థితి, నైసర్గిక స్వరూపాల్లోని వైవిధ్యత వల్ల భిన్న ఆవరణ వ్యవస్థలో తేడాలు ఉంటాయి. మాన‌వ‌ చర్యల వల్ల ఆవరణ వ్యవస్థల పరిమాణంలో, శీతోష్ణస్థితుల మార్పులు సంభవించినట్లయితే అందులోని జనాభా, జీవసముదాయాలు, ఆవాసాల్లో మార్పు కలుగుతుంది.

జీవవైవిధ్య గణన (Measuring of Bio Diversity)

1972లో 'విట్టేకర్' అనే శాస్త్రవేత్త జీవవైవిధ్య గణనకు మూడు రకాలుగా కొలమానాలు ప్రతిపాదించాడు.

i) α - వైవిధ్యం

* ఆవరణ వ్యవస్థలో జాతుల సంఖ్యలో వచ్చే మార్పు.

* ఇది ప్రమాణ వైశాల్యం ఉన్న భూభాగం లేదా జీవసమాజం లేదా ఆవరణ వ్యవస్థలోని జాతుల వైవిధ్యాన్ని సూచిస్తుంది.

ii) β - వైవిధ్యత

* భిన్న ఆవరణ వ్యవస్థలో ఉన్న జీవసముదాయాల్లోని జాతుల మధ్య తేడాలను, ఆవాసాల మధ్య తేడాలను తెలియజేస్తుంది. సాదృశ్య సూచికను తెలుసుకోవడానికి β వైవిధ్యతను ఉపయోగిస్తారు.

iii) γ - వైవిధ్యత

* వివిధ ఆవరణ వ్యవస్థలోని జనాభా, జీవసముదాయాలు, వాటి ఆవాసాల మొత్తం సంఖ్యను, వాటిలో కలిగే మార్పులను, జాతుల సంపన్నత్వాన్ని సూచిస్తుంది.

γ = q (α + β)

q = ఆవాసాలు, జీవసమాజాల మొత్తం సంఖ్య

α = జాతుల సంఖ్య

β = ఆవాసాల సంఖ్య