เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) เป็นสาขาวิชาที่ใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่เพื่อเรียนรู้กระบวนการทางชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต เครื่องมือและผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ชนิดใหม่ที่พัฒนาโดยนักเทคโนโลยีชีวภาพมีประโยชน์ในการวิจัยเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นสายการแพทย์ การเกษตร และสาขาอื่นๆ โดยในบทความนี้จะสรุปการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพบางส่วนโดยเฉพาะที่ใช้ในด้านการเกษตร เพื่อนำเสนอแนวทางการใช้เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ที่สามารถแก้ไขและพัฒนากระบวนการเกษตรให้มีประสิทธิภาพสูง ดังนี้
พืชปลอดโรค
วิธี Micropropagation นั้นสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้จริงในระบบการเกษตร เช่น กล้วย โดยทั่วไปแล้วกล้วยเป็นอาหารที่ให้คุณประโยชน์หลายประการ จึงเป็นที่นิยมในการบริโภคและจำหน่ายในท้องตลาด การเพิ่มประสิทธิภาพและลดการสูญเสียในกระบวนการผลิตจึงมีความจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภค การขยายพันธุ์แบบไมโครจึงเป็นอีกหนึ่งทางออกที่ช่วยลดการสูญเสียผลผลิตกล้วยจากโรคพืช โดยเทคนิคนี้เป็นวิธีการที่ง่าย อีกทั้งมีราคาที่เกษตรกรสามารถเข้าถึงได้อีกด้วย
พืชต้านทานศัตรูพืช
การคุกคามของศัตรูพืชเป็นปัญหาที่พบบ่อยมากในพืชผลต่างๆทั่วโลก พืชเหล่านี้อาจรวมถึงพืชอาหารสัตว์หรือพืชผลอื่นๆ ที่เป็นอาหารของมนุษย์ด้วย ตัวอย่างหนึ่งของพืชดังกล่าวคือ BT-Cotton พืชฝ้ายที่ถูกตัดต่อพันธุกรรมโดยการแทรกยีนของ Bacillus thuringiensis (Bt) เพื่อพัฒนาโปรตีนบางชนิดในนั้น ซึ่งโปรตีนเหล่านี้เป็นพิษต่อแมลงหลายชนิดมาก ด้วยการพัฒนาจากเทคโนโลยีชีวภาพ BT-Cotton จะช่วยลดการคุกคามของศัตรูพืชซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่ผลผลิตทางด้านการเกษตรที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
การรักษาค่า pH บนดินเพื่อเกษตรกรรม
โดยทั่วไปแล้วเกษตรกรหลายรายใช้มะนาวในการปรับค่า pH ในดิน วิธีนี้ถือเป็นวิธีที่ง่ายแต่ก็มีราคาแพงและแก้ปัญหาได้แค่ชั่วคราวเท่านั้น วิธีการแก้ปัญหาอีกทางหนึ่งจากเทคโนโลยีชีวภาพคือการปรับปรุงทางพันธุกรรมพืชให้ทนทานต่อดินที่เป็นกรด/ด่าง วิธีนี้อาจจะใช้เวลาในการปรับปรุงพันธุกรรมแต่ก็ถือว่าเป็นวิธีที่คุ้มค่าแก่การพัฒนา
การเสริมสร้างคุณค่าทางโภชนาการในพืชผล
พืชผลทางการเกษตรหลายตัวกำลังจะกลายเป็นแหล่งอาหารเสริมคุณค่าสูงหรือ Superfood เช่น มันฝรั่งดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ปริมาณโปรตีนมากกว่ามันฝรั่งทั่วไปถึง 50% นอกจากนี้ มันฝรั่งดัดแปลงพันธุกรรมนี้ยังมีกรดอะมิโนจำเป็นในปริมาณมาก อีกตัวอย่างหนึ่งคือ ข้าวสีทอง ข้าวดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้มีปริมาณเบต้าแคโรทีนสูงกว่าข้าวทั่วไป ซึ่งถือเป็นแหล่งอาหารที่มีศักยภาพสูงในสังคมปัจจุบันที่ผู้บริโภคตระหนักถึงการเลือกสรรวัตถุดิบที่มีคุณค่าทางโภชนาการของอาหารมากขึ้น นอกจากนี้การเสริมสร้างคุณค่าทางโภชนาการในพืชผลโดยการดัดแปลงพันธุกรรมยังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ ซึ่งพืชเหล่านี้มีความสามารถในการเพิ่มผลผลิตในด้านการปศุสัตว์มากกว่าพืชผลธรรมดาหลายเท่า
การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
เทคโนโลยีชีวภาพกลายเป็นว่ามีประโยชน์อย่างมากในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ โดยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตสัตว์น้ำให้มีคุณภาพดีขึ้น ในขณะเดียวกันก็ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้บริโภคด้วย
เชื้อเพลิงชีวภาพ
การขับเคลื่อนเศรษฐกิจโลกในอนาคตส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับการจัดการความมั่นคงทางพลังงาน ดังนั้นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อทดแทนเชื้อเพลิงปิโตรเลียมจึงเป็นอีกทางหนึ่งที่จะช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนพลังงานในอนาคต เช่น สาหร่ายสายพันธุ์ Chlorella vulgaris มีบทบาทสำคัญในการผลิตไบโอดีเซลและได้รับมาตรฐานเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งถือเป็นพลังงานทางเลือกที่จะช่วยเสริมสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานของมนุษยชาติต่อไป
การพัฒนาวัคซีน
เทคโนโลยีชีวภาพได้ถูกนำมาใช้พัฒนาวัคซีนในวงกว้างด้วยวิธีการที่ปลอดภัยและประหยัด นอกจากวัคซีนที่ใช้ในมนุษย์แล้วยังมีการพัฒนาไปถึงการผลิตวัคซีนเพื่อรักษาโรคพืชและสัตว์เป็นจำนวนมาก
การหมัก
มีการนำยีสต์หลายสายพันธุ์มาใช้ในการผลิตเบียร์และไวน์ ซึ่งสามารถผลิตได้โดยใช้กลไกทางพันธุวิศวกรรม ซึ่งในบางส่วนของกระบวนการหมักจะทำให้เกิดการผลิตกรดแลคติกที่ทำผลิตภัณฑ์มีรสชาติไม่ดีเท่าที่ควร ซึ่งหนึ่งในวิธีการแก้ปัญหาที่ต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง คือการตัดต่อพันธุกรรมของยีสต์ที่ใช้หมักซึ่งช่วยลดระดับความเป็นกรดในกระบวนการผลิตให้เหลือน้อยลง ส่งผลให้ได้ไวน์ที่มีรสชาติดีขึ้น นอกจากอุตสาหกรรมอาหาร กระบวนการหมักยังสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านการเกษตรอีกด้วย เช่น การหมักจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายเศษซากต่างๆ ทำให้ได้ปุ๋ยที่มีแร่ธาตุจำเป็นต่อพืช ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการปรับปรุงและปรับสมดุลย์ดิน
เอนไซม์
เอนไซม์นิยมใช้ในการแปรรูปและการผลิตอาหารประเภทต่างๆ ในระดับอุตสาหกรรม โดยเทคโนโลยีชีวภาพได้เข้ามามีส่วนช่วยพัฒนาเทคนิคการผลิตผ่านการโคลนยีนที่ทำหน้าที่ควบคุมการผลิตเอนไซม์ ซึ่งจะทำให้มนุษย์สามารถผลิตเอมไซม์ที่มีคุณภาพจำนวนมากอีกทั้งยังประหยัดเวลาในการผลิตได้ด้วย นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีที่นำเอนไซม์จากแบคทีเรียมาใช้ปรับปรุงดินหรือใช้เอนไซม์กำจัดสารพิษตกค้างในดินและพืชผลทางการเกษตร ซึ่งสร้างประโยชน์ในแก่อุตสาหกรรมเกษตรเป็นอย่างมาก
การใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อเพิ่มผลผลิต
อุตสาหกรรมโคนมถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมหลักของเหล่าเกษตรกรทั่วโลก เนื่องจากนมเป็นอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง โดยปกติต่อมใต้สมองของวัวจะหลั่งฮอร์โมน bovine Somatotropin เพื่อสั่งผลิตน้ำนม นักวิทยาศาสตร์จึงนำเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ในการเพิ่มผลผลิตโดยการ แทรกยีนที่กระตุ้นการผลิตฮอร์โมนส่งผลให้วัวมีการผลิตนมในปริมาณที่มากขึ้น 10–12%
ปัจจุบันมีสตาร์ทอัพไทยที่นำเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ในอุตสากรรมเกษตรและอาหาร ซึ่งเทคโนโลยีเหล่านั้นสามารถช่วยลดปัญหาและเพิ่มผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นสัญญาณการเปลี่ยนผ่านจากเกษตรยุคเก่าที่พึ่งพาธรรมชาติมากเกินไป มาเป็นเกษตรแม่นยำผ่านแนวคิดเกษตรอัจฉริยะ บทความนี้จึงประสงค์จะนำเสนอตัวอย่างสตาร์ทอัพไทยที่เติบโตมาจากการพัฒนาด้านเทคโนโลยีชีวภาพ เพื่อเพิ่มความตระหนักและการรับรู้ถึงประสิทธิภาพของเทคโนโลยีชีวภาพต่อการใช้งานจริงในอุตสาหกรรมเกษตรของไทย
อย่างไรก็ตามการพัฒนาด้านเทคโนโลยีชีวภาพก็ยังถือว่าจำเป็นต่อการเตรียมความพร้อมต่อการจัดการด้านเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมอาหาร ไม่ว่าจะในแง่ของความมั่นคงภายในประเทศหรือการแข่งขันในระดับโลก ดังนั้น NIA จึงมีความมุ่งหวังว่าจะเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยบ่มเพาะเร่งสร้าง ให้ผลงานนวัตกรรมจากนักเทคโนโลยีชีวภาพของไทยมีความพร้อมที่จะเติบโตและขยายตลาดจนเป็นแนวหน้าในระดับอาเซียนต่อไป
อ้างอิง:
- Ranjha, M.M.A.N., Shafique, B., Khalid, W. et al. Applications of Biotechnology in Food and Agriculture: a Mini-Review. Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect. B Biol. Sci. 92, 11–15 (2022). https://doi.org/10.1007/s40011-021-01320-4
- เปิดโลกวิสาหกิจเริ่มต้นด้านการเกษตรไทย Thailand Agtech Startups, สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน) และมหาวิทยาลัยแม่โจ้
บทความโดย
กุลิสรา บุตรพุฒ
นักส่งเสริมนวัตกรรม ฝ่ายพัฒนาผู้ประกอบการนวัตกรรม
สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน)