İnsanların bilinmeyene olan merakı, çok sayıda buluşun gerçekleşmesini ve bilimsel yöntemlerin geliştirilmesini sağlamıştır. Mikroskobun keşfi, çoğu gelişmenin temelini oluşturmuştur. Bilim insanları önce hücreyi, sonra hücre çekirdeğini tanımlayarak DNA’nın yapısını araştırmıştır. Bu çalışmalarla insan genomu ve birçok organizmaya ait genom dizilimleri belirlenebilmiştir.
Bu bilgiler, genetik mühendisliği ve biyoteknoloji çalışmalarını bugünkü noktaya getirmiştir. Genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerinin değiştirilerek onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim dalıdır.
Genetik mühendisliği genlerin izolasyonu, çoğaltılması, nükleotit dizilişlerinin belirlenmesi gibi çalışmalarla uğraşır. Bu çalışmalarla canlıların genetik yapısını değiştirerek onlara farklı özellikler kazandırır.
Biyoteknoloji ise canlı organizmaları ve bileşenlerini kullanarak doğal yollarla elde edilemeyen ya da yeteri kadar üretilemeyen maddeleri elde etmek için kullanılan teknolojilerin tümüdür. Biyoteknolojik çalışmalarda temel bilimler ve mühendislik ilkeleri, canlı sistemlere uygulanarak en kısa sürede istenilen ürünlerin elde edilmesi amaçlanır. Protein, antibiyotik, hormon, antikor vb. maddelerin üretimi, yeni özelliklere sahip sebze ve meyvelerin üretimi, tıbbî bitki ve çiftlik hayvanı üretimi, yapay organ ve doku üretimi, atıkların yeniden kullanılabilir hâle getirilmesi bu çalışmalara örnek olarak verilebilir.
Genetik mühendisliği, DNA üzerinde yapılan değişikliklerle ilgilenirken biyoteknoloji, genetik mühendisliği yöntemlerini kullanarak ürün elde edilmesi ile uğraşır. Örneğin insanda büyüme hormonu üreten geni izole edip, bakterilere aktararak rekombinant DNA’ya sahip bakteri üretmek genetik mühendisliğinin çalışma alanıdır. Bu bakterilerden çok miktarda büyüme hormonunun ekonomik bir şekilde üretilmesi ise biyoteknolojinin çalışma alanıdır.
Biyoteknoloji uygulamaları çok eskiye dayanmaktadır. Binlerce yıldır mikroorganizmalar kullanılarak ekmek, yoğurt, peynir vb. gıdalar üretilmiştir. Geleneksel ıslah çalışmalarıyla farklı özelliklere sahip canlılar seçilip eşleştirilerek istenen özellikte bitki ve hayvanlar üretilmeye çalışılmıştır. Geleneksel ıslah çalışmalarının bazı yetersizlikleri, genetik mühendisliğinin kullanıldığı modern ıslah yöntemleri ile aşılmıştır.
Modern ıslah yöntemlerine; melezleme, yapay döllenme, poliploidi örnek olarak verilebilir. Melezleme, istenilen özelliklerin yavru bireyde sağlanabilmesi için genotipleri farklı iki bireyin çaprazlanmasıdır. Melezleme, tür içinde olabileceği gibi farklı türler arasında da olabilir. Besin değeri yüksek domates ırklarının seçilmesi ile kumato elde edilmesi, farklı ırklarının seçilmesi ile çekirdeksiz patlıcan üretilmesi vb. uygulamalar melezlemeye örnek verilebilir.
İstenilen özelliklere sahip sperm ve yumurtaların yapay olarak birleştirilmesi yöntemine yapay döllenme denir. Hücrelerdeki kromozom sayısının 3n veya daha fazla olmasına poliploidi denir. Poliploidi, bitkiler âleminde daha yaygındır. Hayvanlar âleminde çok ender rastlanır. Poliploit bitkiler daha büyük çiçek ve meyvelere sahip oldukları için ticari öneme sahiptir. Poliploidi yöntemi patates, elma, muz, karpuz vb. bitkilere sıkça uygulanmaktadır.
