با توجه به پوشیده شدن ۷۰ درصد از سطح زمین توسط اقیانوس‌ها، تخمین زده شده که محیط زیست دریایی، بیش از یک میلیون گونه ماکروسکوپی مانند جلبک‌ها، مرجان‌ها، اسفنج‌ها، نرم تنان، ماهی‌ها و پستانداران و همچنین تقریباً یک میلیارد گونه از میکروارگانیسم‌ها نظیر ویروس‌ها، باکتری‌ها، باستانی‌ها، ریزجلبک‌ها و قارچ‌ها را در خود جای داده است.
مناطق اقیانوسی همچنین تنوع محیطی زیادی از نظر شرایط شیمیایی و فیزیکی مانند دما، شوری، در دسترس بودن یا نبودن نور و سطح ترکیبات سمی متفاوت دارند، به این معنی که موجودات دریایی ویژگی‌های منحصر به فردی را بر اساس محل زیست خود دارا می‌باشند که بسیاری از آنها هنوز کشف نشده است. این تنوع زیستی عظیم یک مخزن بکر از ترکیبات جدید و منابع ژنتیکی را ارائه می‌دهد که پتانسیل ایجاد تحول عظیم در بخش‌های مختلف را دارد. (K.H. 2017)
زیست فناوری (بیوتکنولوژی) از آغاز زندگی بر روی زمین با حیات در هم آمیخته شده است. اما در پایان قرن نوزدهم بود که به عنوان یک شاخه از علم معرفی شد. بیوتکنولوژی دریایی که به آن زیست فناوری آبی نیز اطلاق می‌گردد، به تولید فرآیندها و محصولات جدید از موجودات دریایی گفته می‌شود که در این راه از علومی مانند زیست فناوری، زیست‌شناسی سلولی و مولکولی، ژنتیک، مهندسی شیمی و بیوانفورماتیک بهره گرفته می‌شود.
محققین در این حوزه با کاوش و بررسی اقیانوس‌ها و دریاها به دنبال کشف و توسعه ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در صنایعی همچون غذایی و آرایشی، آنزیم‌ها و حفاظت محیط زیست هستند. دانشمندان این حوزه همچنین در حال تلاش برای پیشرفت صنایعی از جمله آبزی پروری و امنیت غذایی از طریق دریا، زیست پالایی، سوخت های زیستی، بیوسنسورها، سیستم‌های نوین دارورسانی و غیره نیز هستند. (Thakur. 2006)
یکی از نویدبخش‌ترین زمینه‌های بیوتکنولوژی دریایی، کشف و توسعه داروهای جدید است. موجودات دریایی مانند اسفنج‌ها، مرجان‌ها، جلبک‌های دریایی و میکروارگانیسم‌ها، تعداد زیادی از ترکیبات فعال زیستی را تولید می‌کنند که می‌توان از آنها انواع آنتی‌بیوتیک‌ها، داروهای ضد سرطان، مسکن‌ها و داروهای ضد ویروسی کشف و جداسازی نمود. به عنوان مثال، داروی ضد سرطانTrabectedin از آبدزدک دریایی Ecteinascidia turbinata گرفته می‌شود، در حالی که داروی ضد درد Ziconotide از سم حلزون مخروطی Conus Magus به دست می آید. این مثال‌ها بر اهمیت بیوتکنولوژی دریایی در جستجوی داروهای جدید و مؤثر تأکید می‌کند.
بیوتکنولوژی دریایی همچنین از طریق کشف و پیشرفت صنعت آنزیم‌ها و بیوکاتالیست‌ها نقش مهمی در کاربردهای صنعتی ایفا می‌کند. آنزیم‌های دریایی مانند پروتئازها، لیپازها و آمیلازها به دلیل دارا بودن خواص منحصر بفردی همچون پایداری بالا و فعالیت در شرایط سخت نظیر دمای بالا یا کم، شناخته شده هستند که در فرآیندهای صنعتی مانند تحقیق و توسعه مواد شوینده و تولید سوخت زیستی کاربرد دارند.
بیوتکنولوژی دریایی راه‌حل‌های نوآورانه‌ای را برای پاکسازی و حفاظت محیط زیست ارائه می‌کند. میکروارگانیسم‌های دریایی برای پاکسازی آلودگی‌های نفتی و پالایش آلاینده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و در نتیجه اثرات زیست‌محیطی ناشی از فعالیت‌های انسانی را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، بیوتکنولوژی دریایی از طریق مطالعه و استفاده از اکوسیستم‌های کربن آبی، مانند درختان حرا و باتلاق‌های نمکی که توانایی جذب و ذخیره مقادیر قابل توجهی دی اکسید کربن هوا را دارا هستند، به تلاش‌ها برای کاهش کربن موجود در جو کمک می‌کند.
کاربرد دیگر بیوتکنولوژی دریایی در آبزی پروری و تولید مواد غذایی از طریق پژوهش بر روی گونه های اصلاح شده ژنتیکی است. اصلاح نژاد انتخابی و مهندسی ژنتیک منجر به ایجاد گونه‌هایی از ماهی‌ها و صدف‌ها با نرخ رشد بالا، مقاوم در برابر بیماری‌ها و آفات شده است. علاوه بر این، ریزجلبک‌های دریایی به عنوان منبع پایدار اسیدهای چرب امگا ۳ و سایر مواد مغذی ضروری مورد بررسی قرار می‌گیرند که باعث ارتقا امنیت غذایی می‌گردد.
حوزه بیوتکنولوژی دریایی به ایجاد بیومواد و توسعه مهندسی زیستی نیز کمک شایانی می‌کند. پلاستیک های زیستی مشتق شده از باکتری های دریایی، مانند پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHAs)، جایگزین‌های زیست تخریب پذیری را برای پلاستیک‌های معمولی ارائه می‌دهند و نگرانی رو به رشد آلودگی پلاستیک را برطرف می‌کنند. چسب های زیستی الهام گرفته شده از پروتئین های چسب صدف، مثال دیگری در این باب است. این چسب‌ها اتصال قوی و بادوامی را برای مصارف پزشکی و صنعتی، حتی در شرایط مرطوب، ارائه می‌دهند.
بیوتکنولوژی دریایی نیز پیامدهای شگرفی در صنایع آرایشی و بهداشتی دارد. ترکیبات مشتق شده از دریا، مانند آستاگزانتین از ریزجلبک‌ها و کلاژن از ماهی‌ها، به دلیل خواص آنتی اکسیدانی و ضد‌پیری در محصولات مراقبت از پوست استفاده می‌شوند. این مواد جایگزین‌های طبیعی و مؤثری برای ترکیبات مصنوعی ارائه می‌کنند و نیاز فزاینده مصرف کنندگان برای محصولات زیبایی اورگانیک را برآورده می‌کنند.
در کشاورزی، بیوتکنولوژی دریایی کودهای زیستی و آفت‌کش‌های زیستی را معرفی می‌کند که رشد و بازدهی محصولات را افزایش می‌دهند و در عین حال اثرات زیست محیطی را به حداقل می‌رسانند. به عنوان مثال، عصاره جلبک دریایی برای افزایش بازدهی کشت گیاهان استفاده می‌شود، همچنین آفت‌کش‌های زیستی جداسازی شده از میکروب‌های دریایی به مدیریت آفات و بیماری های کشاورزی کمک می‌کنند.
پیشرفت در بیولوژی مولکولی و ابزارهای بیوتکنولوژی نیز می‌تواند در بستر بیوتکنولوژی دریایی میسر شود. سیستم‌های جدیدCRISPR-Cas که در باکتری‌های دریایی کشف شده‌اند، قابلیت‌های دستکاری ژنوم را افزایش می‌دهند. مضافا بر این که پروتئین‌های فلورسنت موجودات دریایی به عنوان نشانگرهای ضروری در تحقیقات بیولوژیکی عمل می‌کنند. بعلاوه، حسگرهای زیستی دریایی برای نظارت بر محیط زیست و شناسایی آلاینده‌ها و پاتوژن‌ها گسترش یافته‌اند.
ماهیت بین رشته ای بیوتکنولوژی دریایی مستلزم همکاری بین زیست شناسان دریایی، شیمیدان‌ها، محققین حوزه ژنتیک و مهندسان است. این همکاری باعث نوآوری می شود و اکتشافات علمی را به کاربردهای عملی تبدیل می کند که می‌تواند پاسخ مناسبی برای چالش های جهانی مانند سلامت، امنیت غذایی و پایداری زیست محیطی پیدا کند.
با توجه به مطالب فوق کشورهای توسعه یافته در دنیا در حال فعالیت و پژوهش در این حوزه هستند و در دنیا پیشرفت در مباحث بیوتکنولوژی یکی از شاخص‌های توسعه یافتگی محسوب می‌گردد. سه کشور برتر تولیدکننده تحقیقات علمی در حوزه زیست فناوری دریایی بصورت اختصاصی در بخش دارویی و غذایی عبارتند از: چین، کره و هند. کشور چین در سال ۲۰۲۳ در زمینه زیست فناوری آبی بیشترین سهم بازار را داشت و کشور هند سریع‌ترین بازار در حال رشد در منطقه آسیا و اقیانوسیه در این زمینه را به خود اختصاص داده است. ایران نیز با تلاش متخصصین این حوزه در حال ارتقا جایگاه خود در این حوزه است. (R.E. 2021)
دکتر زهرا شایگان پژوه
دبیر کارگروه زیست فناوری دریایی شورای عالی صنایع دریایی