Ứng dụng công nghệ sinh học biển

Một số ứng dụng thích hợp nhất của nuôi trồng thủy sản / công nghệ sinh học biển như sau:

Nuôi trồng thủy sản:

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp (FAO) định nghĩa nuôi trồng thủy sản là văn hóa của các sinh vật thủy sinh bao gồm cá, động vật thân mềm, động vật giáp xác và thực vật thủy sinh. Văn hóa ngụ ý một số hình thức can thiệp trong quá trình nuôi để tăng cường sản xuất - bao gồm thả giống, cho ăn, bảo vệ khỏi động vật ăn thịt, v.v.

Văn hóa cũng ngụ ý quyền sở hữu cá nhân hoặc doanh nghiệp đối với cổ phiếu đang được canh tác. Nói một cách đơn giản, nuôi trồng thủy sản có nghĩa là thao túng và cải thiện việc sản xuất thủy sinh. Thực tiễn này có một ảnh hưởng đáng kể đến ngành thủy sản.

Nhu cầu hải sản của thế giới đã sẵn sàng tăng bảy mươi phần trăm trong ba mươi lăm năm tới. Và với việc thu hoạch hải sản từ nghề cá đang giảm dần, ngành công nghiệp này đang bị đe dọa bởi sự thiếu hụt lớn trong những năm tới.

Việc sử dụng các công cụ công nghệ sinh học hiện đại để nuôi và tăng cường sản xuất các loài thủy sản không chỉ có thể giúp đáp ứng nhu cầu thủy sản toàn cầu, mà còn tăng cường nuôi trồng thủy sản. Những kỹ thuật này cũng cải thiện sức khỏe, sinh sản, phát triển và tăng trưởng của các sinh vật dưới nước và do đó thúc đẩy sự phát triển liên ngành của các hệ thống nhạy cảm và bền vững với môi trường. Điều này đến lượt nó sẽ dẫn đến thương mại hóa đáng kể nuôi trồng thủy sản.

Biến đổi gen:

Cá biến đổi gen:

Nuôi cá thông thường dựa trên việc chọn cá bố mẹ để tăng cường các đặc điểm mong muốn ở cá. Tuy nhiên, quá trình này là chậm và không thể đoán trước. Các công cụ phân tử mới hiệu quả hơn nhiều trong việc xác định, phân lập và xây dựng các gen chịu trách nhiệm cho các đặc điểm mong muốn và sau đó chuyển chúng sang cá bố mẹ.

Việc sản xuất cá biến đổi gen trong thực tế dễ dàng hơn nhiều so với việc sản xuất các động vật có vú chuyển gen khác. Điều này là do cá sản xuất một số lượng lớn trứng (từ vài chục đến vài nghìn), có thể tạo ra một lượng lớn vật liệu đồng nhất về mặt di truyền để thử nghiệm.

Ví dụ, cá ngựa vằn (Brachydanio rerio) tạo ra 1, 50.400 quả trứng, cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) 500.015.000 và cá chép thông thường (Zimbinus Carpio) tạo ra hơn 1, 00.000 trứng. Hơn nữa, quá trình này đòi hỏi không có thao tác một khi gen đã được chuyển qua trứng cá. Do đó, việc duy trì trại giống cá không quá tốn kém, đặc biệt là trái ngược với sự biến đổi động vật có vú được thụ tinh.

Kháng bệnh:

Sinh học phân tử cung cấp thông tin có giá trị về chu kỳ sống và cơ chế gây bệnh, kháng kháng sinh và truyền bệnh. Thông tin này có thể nâng cao hiểu biết của chúng tôi về khả năng miễn dịch của vật chủ, sức đề kháng, tính nhạy cảm của bệnh và mầm bệnh liên quan.

Sự hiểu biết như vậy giữ rất nhiều tầm quan trọng cho ngành công nghiệp hàng hải. Ví dụ, các điều kiện nuôi cấy mật độ cao của nuôi trồng thủy sản gây ra nhiều căng thẳng cho cá, khiến nó cực kỳ dễ bị nhiễm bệnh. Một sự bùng nổ lớn của loại hình này gây ra một tổn thất nặng nề cho toàn bộ hoạt động nông nghiệp, gây thiệt hại lớn cho ngành công nghiệp. Điều này có thể tránh được bằng cách phát triển các dòng cá mạnh mẽ có thể chịu được nhiều loại bệnh.

Khoa học hiện đại mang đến những cơ hội to lớn để cải thiện sức khỏe và sức khỏe của các sinh vật thủy sản được nuôi trồng, cũng như giảm việc truyền bệnh từ các nguồn dự trữ hoang dã. Một số phương pháp chuyển gen đã được sử dụng để tăng cường khả năng kháng bệnh ở cá. Công nghệ antisense và ribozyme được sử dụng để vô hiệu hóa hoặc phá hủy RNA virus. Ví dụ, Virus hoại tử tạo máu (HNV) gây tử vong nghiêm trọng ở cá hồi và vô hiệu hóa virus này có thể cải thiện sự phát triển của salmonid.

Một phương pháp khác là thể hiện các protein vỏ virut (như protein G 66kDa của HNV) trong màng chủ. Điều này sẽ nhắc nhở các liên kết đến các trang web liên kết với thụ thể, và do đó cạnh tranh với các trang web liên kết với virus, giảm thiểu sự xâm nhập của virus. Joann Leong và nhóm của ông tại. Đại học bang Oregon đã báo cáo nghiên cứu này.

Tuy nhiên, phương pháp hiệu quả nhất để chống nhiễm trùng bệnh là tăng cường hệ thống miễn dịch của vật chủ bằng cách thể hiện các chất kháng khuẩn và kháng khuẩn. Các peptide kháng khuẩn như maganin và lysozyme đang được thử nghiệm để tăng cường phản ứng phòng vệ của vật chủ chống lại một loạt các mầm bệnh.

Kỹ thuật phản ứng chuỗi transcriptase-polymerase ngược (RT-PCR) đã giúp xác định và phát hiện birnavirus dưới nước. Những virus này tạo thành nhóm lớn nhất và đa dạng nhất trong họ Birnaviridae, bao gồm virus từ nhiều loài cá và động vật không xương sống.

Nhiều loài trong số này gây bệnh trong nuôi cấy cũng như các loài sinh vật biển và nước ngọt hoang dã. Xét nghiệm RT-PCR là một thay thế nhanh chóng và đáng tin cậy cho các phương pháp nuôi cấy tế bào để phát hiện các tác nhân gây bệnh cho cá như virut hoại tử tụy. Nó cũng có thể tăng cường phòng ngừa và kiểm soát các bệnh cá.

Một ứng dụng quan trọng khác của công nghệ sinh học biển đã được nhìn thấy tại Đại học California, nơi các nhà nghiên cứu đã giải mã được nguyên nhân của một căn bệnh rất dễ lây lan và gây chết người trong việc nuôi trồng cá tầm trắng. Sử dụng các thao tác gen, các nhà khoa học này đã phát triển các giao thức để phát hiện sự hiện diện của Strugeon iridovirus trắng, sẽ giúp phát triển các đàn giống không có bệnh.

Cá chống đông:

Kỹ thuật tái tổ hợp có thể được sử dụng để chuyển gen chống đông protein (AFP) để tạo ra khả năng chống đóng băng trên các loài khác nhau. AFP được sản xuất bởi một số teleost nước biển lạnh (như cá bơn mùa đông, bĩu môi đại dương, quạ biển, shulorn sculpin). Những protein này ngăn chặn sự hình thành tinh thể băng trong máu, và do đó bảo vệ cá khỏi bị đóng băng.

Thật không may, nhiều loài cá quan trọng về mặt thương mại như cá hồi Đại Tây Dương không mang gen như vậy và do đó không thể tồn tại ở nhiệt độ dưới 0. Phát triển cá hồi Đại Tây Dương biến đổi gen bằng cách thêm gen này có thể cực kỳ hiệu quả cho ngành công nghiệp cá. AFP cũng đã được báo cáo để tạo ra sự bảo vệ hạ thân nhiệt cho tế bào trứng lợn và có thể hữu ích trong việc bảo vệ lạnh. Cá vàng biến đổi gen có gen AFP cũng sống sót tốt hơn ở nhiệt độ thấp.

Tốc độ tăng trưởng :

Thao tác di truyền có thể tăng cường đáng kể tốc độ tăng trưởng trong nuôi cá. Một phương pháp là vi tiêm các gen hormone tăng trưởng vào trứng cá hồi thụ tinh. Điều này đã tăng tốc độ tăng trưởng của họ lên ba mươi đến sáu mươi phần trăm. Việc đưa thêm một bản sao của gen hormone tăng trưởng vào phôi cá (cá rô phi) ở giai đoạn đầu cũng giúp tăng tốc độ tăng trưởng của nó lên gấp năm lần.

Sinh sản :

Sinh sản là một vấn đề lớn đối với ngành nuôi trồng cá. Khi cá trưởng thành, tốc độ tăng trưởng của chúng chậm lại và chất lượng thịt giảm sút. Các phương pháp công nghệ sinh học để ngăn chặn quá trình trưởng thành có thể được sử dụng một cách có lợi để theo kịp chất lượng của những con cá như vậy. Những kỹ thuật này cũng có thể được sử dụng để điều chỉnh sự sinh sản của một số loài cá bằng cách phát triển các loài không sinh sản (vô trùng).

Những loài như vậy có giá trị thương mại rất lớn, vì các sinh vật đơn tính hoặc các loài được khử trùng không có nguy cơ tương tác giữa nông trại và hoang dã. Những loài này cũng cho phép tái tạo lại nguồn dự trữ của tinh trùng được bảo tồn và cung cấp các dấu hiệu gen để xác định nguồn gốc. Vì vậy, những kỹ thuật này giúp bảo tồn tài nguyên hoang dã.

Các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển các kỹ thuật sử dụng các hạt virus biến đổi (vec tơ retrovirus) để thay đổi gen của động vật không xương sống biển. Đây là ứng dụng đầu tiên của sinh học phân tử trong đó sự thay đổi DNA trong một sinh vật biển đã được hiển thị. Bây giờ có thể thay đổi di truyền con ngao lùn bằng cách sử dụng một lớp vỏ virus mới, cho phép vectơ xâm nhập hầu như bất kỳ loại tế bào nào.

Trong những tiến bộ quan trọng khác, các nhà khoa học đã thiết kế một 'gen phóng viên' thành các vectơ. Gen phóng viên này nhắc nhở trứng Surfclam được thụ tinh cho ra màu xanh lam, biểu thị cho sự cấy ghép gen.

Công trình này dự kiến ​​sẽ cung cấp một công cụ mới để chống lại các bệnh tấn công các kho sò, nghêu và bào ngư thương mại. Khi các gen chịu trách nhiệm bảo vệ động vật có vỏ nuôi cấy khỏi bệnh được xác định, các vec tơ retrovirus có thể được sử dụng để đưa các gen bảo vệ này trực tiếp vào đàn cá bố mẹ.

Các kỹ thuật như electropising có hiệu quả trong việc đưa DNA ngoại lai vào phôi bào ngư (cá). Các nhà khoa học tại Đại học Minnesota đã sử dụng thành công trình tự cách điện di truyền (thu được từ DNA của gà và ruồi giấm) trong cá và đã phát hiện ra các bộ điều khiển gen hoạt động tốt nhất để bật gen ngoại lai.

Bảo tồn:

Các công cụ phân tử có thể được sử dụng để xác định và mô tả các plasm mầm thủy sinh quan trọng bao gồm nhiều loài có nguy cơ tuyệt chủng. Những công cụ này đã giúp phân tích bộ gen của nhiều loài thủy sinh. Họ cũng đã giúp chúng tôi hiểu cơ sở phân tử của quy định gen, biểu hiện và xác định giới tính. Điều này có thể cải thiện phương pháp luận để xác định loài, cổ phiếu và quần thể.

Cách tiếp cận phân tử như vậy bao gồm:

1. Phát triển các công nghệ lựa chọn hỗ trợ đánh dấu

2. Cải thiện độ chính xác và hiệu quả của các kỹ thuật chuyển gen

3. Dấu vân tay DNA để biết tính đa hình trong nguồn cá

4. Cải tiến công nghệ bảo quản lạnh giao tử và phôi

Những kỹ thuật này có thể giúp chúng ta duy trì sự đa dạng sinh học của các hệ sinh thái tự nhiên. Các công cụ công nghệ sinh học cũng có thể được sử dụng để phát triển các giao thức nội tiết tố kiểm soát việc sinh sản của các loài cá quan trọng về kinh tế như cá hồi Đại Tây Dương, cá vược, cá bơn, cá tráp biển, cá vược và một số loài nhiệt đới biển.

Rong biển và các sản phẩm của họ:

Rong biển là tảo biển (tảo vĩ mô) tồn tại trong môi trường biển. Đây là những loài thực vật sống ở biển thiếu thân, rễ và lá thật. Cũng giống như thực vật trên cạn, rong biển cũng có máy móc quang hợp và sử dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất thức ăn và oxy từ carbon dioxide và nước. Hầu hết các loại rong biển có màu đỏ (5500 sp.), Nâu (2000 sp.) Hoặc xanh lá cây (1200 sp.).

Rong biển là một nguồn thực phẩm phong phú, thức ăn gia súc và một loạt các hợp chất hóa học quan trọng trong công nghiệp. Trên thực tế, rong biển là một ngành công nghiệp hàng tỷ đô la. Loại rong biển có giá trị cao nhất là tảo đỏ porphyra hoặc nori, là nguồn thực phẩm chính của con người trên khắp thế giới. Sản lượng trên toàn thế giới của nó đạt khoảng mười bốn tỷ tờ, và được định giá khoảng 1, 8 tỷ đô la Mỹ mỗi năm.

Các loại rong biển ăn được khác bao gồm Gracilaria, Undaria, Laminaria và Caulerpa. Các loại rong biển quan trọng về mặt công nghiệp đối với carrageenan bao gồm các loài như Chondrus, Eucheuma và Kappaphycus, alginates (Ascophyllum, Laminaria, Macrocystis) và agar-agar (Geledium và Gracilaria). Các polysaccahrides quan trọng này, còn được gọi là phycocolloides, được công nhận trên toàn thế giới là vô hại.

Agar-Agar:

Agar thường được chiết xuất từ ​​cỏ dại đỏ như Gelidium và Gracilaria. Agar chứa hai thành phần quan trọng - Agarose và Agropectin, làm cho các hợp chất agar cực kỳ hữu ích cho sản xuất giấy, môi trường nuôi cấy, bảo quản thực phẩm và bao bì, da, sữa và mỹ phẩm.

Carrageenan:

Carrageenan thường được chiết xuất từ ​​các loài Eucheuma và Chondrus. Các hình thức khác nhau của carrageenan được gọi là kappa, lambda, iota, mu và epsilon. Gần hai mươi phần trăm sản xuất carrageenan được sử dụng bởi các ngành công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm như chất ổn định nhũ tương. Carrageenans cũng được sử dụng trong thực phẩm ăn kiêng như món tráng miệng không có tinh bột, salad trộn, thạch, mứt, xi-rô và nước sốt pudding.

Alginate:

Alginate là muối của natri, canxi hoặc kali alginate, và được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm. Axit Alginic thường được chiết xuất từ ​​Laminaria, Ecklonia và Macrocystis. Alginate được sử dụng làm chất nhũ hóa và chất ổn định nhũ tương trong kem và kem dưỡng da. Natri alginate hoạt động như một chất bôi trơn trong xà phòng và kem cạo râu. Alginate cũng được sử dụng trong việc đóng gói các vi khuẩn, tế bào thực vật và động vật được sử dụng làm chất sản xuất chất chuyển hóa hoặc chất chuyển đổi sinh học.

Đại lý trị liệu:

Ứng dụng rộng rãi của chiết xuất rong biển trong ngành công nghiệp mỹ phẩm đã cho ra đời 'Trị liệu bằng liệu pháp', trong đó rong biển và chiết xuất của chúng được sử dụng làm tác nhân trị liệu. Trong điều trị bằng liệu pháp thalass, nước biển và rong biển được sử dụng để tác động lên các tế bào của cơ thể người để giải độc và đồng thời cân bằng lại độ pH của da.

Các loại rong biển được sử dụng cho liệu pháp này bao gồm Laminaria Digitata, rất giàu vitamin A, E, C và B, axit amin, hormone và iốt. Nó làm tăng tốc độ trao đổi chất và cũng kích thích tiêu thụ oxy trong các tế bào và làm giảm sản xuất nhiệt.

Các hợp chất khác từ rong biển bao gồm terpen, axit amin, phenol, chất pyrrolic, arsenosugars, sterol (như fucosterol), colourant (như phycoerthrins từ tảo đỏ và hine từ tảo nâu) và axit amin (như chondrine, axit amin carotene) cũng giữ giá trị to lớn. Tảo xoắn, các vi khuẩn màu xanh lá cây màu xanh lá cây (cynobacteria) và Ascophyllum gậtosum có thể được sử dụng một cách hiệu quả như là hỗ trợ chế độ ăn uống, thuốc bổ nói chung và trẻ hóa.

Một số polysacarit sunfat hóa từ tảo đỏ, xanh lá cây và nâu cũng đã được tìm thấy có đặc tính chống đông máu. Chúng bao gồm proteoglycans của Codium mong manh sp. atlanticum và lambda- carrageenan và carrageenan từ Grateloupia dichotoma. Các hợp chất này hiển thị các đặc tính tương tự như heparin được tìm thấy trong các mô động vật có vú, giúp đông máu. Những chất chiết xuất này phục vụ như là một thay thế tuyệt vời cho heparin được sử dụng trong việc ngăn ngừa huyết khối mạch vành.

Một số polysacarit sunfat cũng có đặc tính chống vi-rút. Carrageenan đã được sử dụng để ức chế Virus Herpes Simplex (HSV). Gần đây, người ta đã thấy rằng carrageenan cũng ức chế Virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) bằng cách can thiệp vào các tế bào tổng hợp bị nhiễm HIV và sau đó ức chế men sao chép ngược enzyme retrovirus.

Nhiều loại rong biển khác và các sản phẩm của chúng có lợi ích trực tiếp cho sức khỏe con người. Ví dụ, các loài Laminaria rất giàu iốt, và có thể được sử dụng để sản xuất đồ uống ăn kiêng và kem massage. Tương tự, Sargassum muticumm rất giàu vitamin E và K, Lithothamnion và Phymatolithon rất giàu canxi cacbonat và các nguyên tố vi lượng. Các công cụ phân tử có thể giúp khai thác các loài này và thu hoạch các sản phẩm quan trọng từ chúng.

Dược phẩm:

Các nhà nghiên cứu công nghệ sinh học đã phân lập được nhiều hoạt chất sinh học từ môi trường biển, nơi có tiềm năng lớn để điều trị các bệnh khác nhau ở người. Hợp chất 'Manoalide' từ một miếng bọt biển cụ thể đã sinh ra hơn ba trăm chất tương tự hóa học, nhiều trong số đó đã được thử nghiệm lâm sàng dưới dạng các chất chống viêm. Các nhà khoa học cũng đã xác định được một số chất chuyển hóa biển có hoạt tính chống ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum.

Trong một nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Hawaii, các nhà nghiên cứu đã báo cáo sự hiện diện của hợp chất phức tạp 'Depsipeptide'. Một lượng nhỏ hợp chất này được tìm thấy trong động vật thân mềm Elysia rufescens và trong tảo mà nó ăn. Depsipeptide hoạt động chống lại các khối u của phổi và ruột kết, và các thao tác di truyền của động vật thân mềm có thể tạo ra đủ số lượng thuốc để thử nghiệm

Một loại thuốc khác thu được từ thực vật biển và động vật không xương sống là 'Pseudopterosin'. Cuốn tiểu thuyết diterpene glycoside này ức chế viêm. Mặc dù hiện tại nó đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, nhưng nó dự kiến ​​sẽ gây bão trong ngành dược phẩm sau các thử nghiệm lâm sàng.

Bryozoan 'Bugula neritina', một động vật không xương sống biển phát triển chậm, đã được báo cáo là một nguồn của một loại thuốc tiềm năng cho bệnh bạch cầu. Thuốc có mặt với một lượng nhỏ trong hoặc trên động vật. Do động vật không xương sống sống trong mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn, vi khuẩn này tổng hợp thuốc độc hại để bảo vệ bryozoan chống lại kẻ săn mồi, để đổi lấy không gian mà nó có thể phát triển.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học California đang cố gắng chứng minh rằng thuốc có thể được sản xuất với số lượng lớn bởi vi khuẩn. Bên cạnh đó, họ đang cố gắng phát triển các phương pháp nuôi cấy vi khuẩn quy mô lớn. Nghiên cứu sâu hơn là để làm sáng tỏ làm thế nào thuốc có thể được phân lập.

Enzyme:

Nhiều enzyme cũng đã được phân lập từ vi khuẩn biển. Những enzyme này hiển thị các đặc điểm độc đáo cho phép chúng phát triển tốt nhất trong môi trường khắc nghiệt. Một số enzyme này có khả năng chịu nhiệt và muối, khiến chúng hữu ích cho quá trình công nghiệp. Hãy xem xét khả năng ứng dụng của một số enzyme này.

Các protease ngoại bào có thể được sử dụng trong các chất tẩy rửa và cho các ứng dụng làm sạch công nghiệp như làm sạch màng thẩm thấu ngược. 'Vibrio alginolyticus' tạo ra các protease, có tính năng như một chất tẩy rửa khác thường chống lại các exprotease kiềm kiềm. Sinh vật biển này cũng sản xuất enzyme 'Collagenase', có nhiều ứng dụng công nghiệp và thương mại.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tảo có chứa một loại enzyme haloperoxidase độc ​​đáo, xúc tác cho sự kết hợp của halogen vào các chất chuyển hóa. Những enzyme này cực kỳ hữu ích vì halogen hóa là một quá trình quan trọng trong ngành hóa chất.

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản cũng đã phát triển các phương pháp để tạo ra một loại tảo biển để sản xuất một lượng lớn enzyme superoxidase disutate, có ứng dụng rộng rãi trong ngành y tế, mỹ phẩm và thực phẩm. Enzyme ổn nhiệt có thêm lợi thế trong nghiên cứu và quy trình công nghiệp.

Các enzyme biến đổi DNA ổn định nhiệt quan trọng bao gồm polymerase, ligase và endonuclease hạn chế. Ví dụ, đó là một sinh vật biển mà enzyme Taq. Polyme đã được phân lập. Enzyme ổn định nhiệt này trở thành cơ sở cho phản ứng chuỗi polymerase.

Các nghiên cứu từ Đại học Rutgers ở New Jersey đã phân lập được một loại enzyme mới 'a-galactosidase' từ 'Thermotoga neapolitana'. Enzyme này thủy phân oligomers melibiose. Những oligomers này là thành phần chính của đậu nành và các sản phẩm từ đậu khác, làm hạn chế lượng đậu nành có thể được đưa vào thức ăn chăn nuôi cho động vật dạ dày đơn như lợn và gà (vì chúng không thể tiêu hóa oligomers). Do đó, galatosidase có thể được sử dụng để loại bỏ melibiose và chất ức chế protease khỏi các sản phẩm đậu nành.

Các nhà khoa học cũng đang cố gắng để có được DNA polymerase (từ vi khuẩn), điều này sẽ làm tăng hiệu quả của các quá trình công nghệ sinh học trong quá trình sao chép DNA. Họ cũng đang nghiên cứu các enzyme chịu lạnh từ môi trường đại dương rất lạnh.

Hầu hết các enzyme liên quan đến con đường trao đổi chất cơ bản của vi khuẩn nhiệt philic ổn định nhiệt hơn so với các đối tác của chúng tồn tại ở nhiệt độ vừa phải. Một nghiên cứu chi tiết về enzyme từ các vi sinh vật biển nhiệt philic có thể đóng góp đáng kể vào sự hiểu biết về các cơ chế ổn định enzyme nhiệt, và do đó cho phép xác định các enzyme phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp.

Biomolecules:

Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng các quá trình sinh hóa biển có thể được khai thác để tạo ra các vật liệu sinh học mới. Một công ty có trụ sở tại Chicago đã thương mại hóa một loại polymer phân hủy sinh học mới được mô phỏng theo các chất tự nhiên, tạo thành ma trận hữu cơ của vỏ nhuyễn thể.

Các cơ chế được sử dụng bởi tảo cát, coccolithophorids, động vật thân mềm và các động vật không xương sống biển khác để tạo ra các cấu trúc khoáng hóa phức tạp rất thú vị ở quy mô nanomet (kích thước nhỏ hơn một phần tỷ mét).

Các cấu trúc quy mô nanomet này có thể tăng cường sự hiểu biết về các quy trình kỹ thuật để tạo ra gốm sinh học, có thể cách mạng hóa việc sản xuất cấy ghép y tế, phụ tùng ô tô, thiết bị điện tử, lớp phủ bảo vệ và các sản phẩm mới khác.

Polyme phân hủy sinh học:

Vỏ hàu đang cung cấp một nguồn polyme phân hủy sinh học tổng hợp mới với một loạt các đặc tính công nghiệp hữu ích. Những polymer này được sử dụng để xử lý nước và các ứng dụng nông nghiệp. Tập đoàn Donlar của Bed Ford Park, Illinois, đã ước tính rằng thị trường tiềm năng cho các sản phẩm như vậy trị giá hàng triệu đô la.

Sử dụng hợp chất chống đông tự nhiên được tìm thấy trong mô hình cá bơn mùa đông, các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển các peptide chống đông tổng hợp, sẽ phân hủy sinh học và giúp kiểm soát đóng băng trên máy bay, đường cao tốc và cây trồng nông nghiệp.

Xử lý sinh học:

Bioremediation có tiềm năng lớn để giải quyết các vấn đề của môi trường biển và nuôi trồng thủy sản. Quá trình này có thể giúp khắc phục sự cố tràn dầu, di chuyển các hóa chất độc hại từ đất do nước rỉ rác, xử lý nước thải và chất thải hóa học, cải tạo các khoáng sản như mangan, và quản lý nuôi trồng thủy sản và chế biến thủy sản.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Louisiana, Hoa Kỳ đã phát triển các phương pháp công nghệ sinh học truyền thống để chuyển hóa các chất ô nhiễm độc hại như PCB (Poly Chloro Biphenyls), PAH và creosote. Họ cũng đã thành công trong việc xử lý sinh học và tái chế các loại gỗ và phi công đã qua sử dụng được trục vớt từ các cơ sở hàng hải như cảng và các công trình sản xuất dầu khí. Các nghiên cứu của họ đã cung cấp những cách mới để loại bỏ creosote, đồng, crôm, asen và các hợp chất độc hại khác từ gỗ được xử lý, để thúc đẩy tái chế gỗ.

Các công cụ tái tổ hợp cũng có thể được sử dụng để chuyển gen thực vật và động vật, tạo ra metallicothionein (protein liên kết kim loại) cho các sinh vật biển, để tạo điều kiện khử nhiễm nước. Các nhà khoa học đã chèn gen gà metallicothionein trong một loại tảo xanh đơn bào 'Chlamydomonas reinhardtii', và báo cáo rằng điều này thúc đẩy sự phát triển tảo dày đặc hơn trong vùng nước bị nhiễm cadmium.

Các nhà khoa học cũng đã phát triển vi khuẩn mới có thể tiêu hóa dầu nhanh hơn năm lần trong vùng lân cận của các sinh vật đơn bào gọi là động vật nguyên sinh. Vì động vật nguyên sinh ăn vi khuẩn tiêu thụ ô nhiễm, người ta dự tính rằng việc loại bỏ chúng sẽ có thể làm tăng tỷ lệ phân hủy. Những động vật nguyên sinh này đã được đề xuất là quan trọng cho sự phân hủy sinh học. Các nhà nghiên cứu cũng đang cố gắng giải mã làm thế nào các động vật nguyên sinh nhắc nhở vi khuẩn ăn hydrocarbon nhanh hơn.

Các sinh vật biển cũng đã được sử dụng để phát hiện nồng độ thuốc diệt cỏ trong đất, nước và các vị trí bị ô nhiễm. Thử nghiệm được phát triển dựa trên một loại vi khuẩn cyno đã được biến đổi gen để mang gen lux trong bộ gen của nó.

Protein lux này gây ra sự phát xạ ánh sáng với sự hiện diện của kênh dode thuốc thử hóa học. Với sự hiện diện của thuốc diệt cỏ, hoạt động trên máy quang hợp, sự phát xạ ánh sáng của vi khuẩn cyano bị giảm theo cách mà nó có thể được đo và hiệu chuẩn theo nồng độ của thuốc diệt cỏ.

Các công cụ công nghệ sinh học cũng có thể được sử dụng để khôi phục môi trường bị hư hại. Ví dụ, các nghiên cứu từ Đại học Florida cho thấy các kỹ thuật nhân giống vi mô được sử dụng để sản xuất yến biển và các thảm thực vật ven biển khác có thể giúp sửa chữa môi trường.

Bất chấp tất cả những tiến bộ khoa học này, một kho tàng tài nguyên biển quý giá vẫn chưa được khai thác. Hiểu công nghệ sinh học biển và tiềm năng của nó bằng cách sử dụng các kỹ thuật modem có thể là một cuộc cách mạng. Điều này bao gồm các lĩnh vực như vật liệu sinh học, dược phẩm, chẩn đoán, nuôi trồng thủy sản, hải sản, xử lý sinh học, màng sinh học và ăn mòn. Nó cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ động thực vật biển, có thể được thu hoạch để cải thiện loài người.