生命による食料供給と医療
パンが膨らむ、ヨーグルトが固まる、インスリンが命を救う — これらはすべて微生物を活用した製品です。本節では、人類が収量を高める方法（温室、肥料、害虫防除）、微生物を大規模に増殖する方法（発酵槽）、および意図的に生物を変異させる手法（選択育種、遺伝子組み換え、クローン技術）について解説します。
Edexcel国際IGCSE生物学 4BI1、セクション5（記述文5.1–5.20B）でコースが完了します。B接尾語付きの記述文（養魚、微増殖、哺乳類のクローン）は生物学専攻用です。
食料生産
作物。 温室およびビニールハウスは熱と風を防ぎ、農家には光、温度、CO₂、水量の制御が可能となります。CO₂濃度と温度を最適値に近づけることで光合成速度と収量が上がります。肥料は、収穫ごとに土壌から失われる無機イオン（アミノ酸のための硝酸イオン、クロロフィルのためのマグネシウム）を補給します。害虫防除: 殺虫剤は速やかに完全に対象を除去しますが、生物蓄積のリスクがあり、他種への害や残留物質を生みます。生物防除（害虫の捕食者を導入）は持続可能で標的限定ですが、遅く、防除対象種自体が拡散した場合の制御が困難です。
微生物。 酵母は糖を発酵させます：嫌気条件下では二酸化炭素（パンの膨張）とエタノールを生成します。ラクトバチルスは乳糖を乳酸に変換し、ヨーグルトを凝固させます。工業用発酵槽は微生物を最適状態に保ちます：無菌操作（汚染防止）、栄養源、最適温度とpH、通気（好気培養のための空気供給）、撹拌（熱と栄養の均等な分配）。
(B) 養魚は効率的にタンパク質を提供します：水質管理、捕食者の制御（種内 — 魚同士間 — および種間）、疾病対策、廃棄物除去、餌の品質・頻度の調整、成長の速い品種の選択育種を行います。
選抜育種
目的の形質を持つ親を選ぶ → 交配させる → 最も優れた子进行选择する → 世代を重ねて繰り返す。収量、病害抵抗性、耐性が高い植物や、肉・乳量、穏やかな性格の動物を開発しますが、遺伝的多様性が狭まり病気に弱くなるリスクがあります。また、多世代を要します。
遺伝子組み換え（遺伝子工学分野）
制限酵素は特定の部位でDNAを切断し、リガーゼはDNA断片をつなぎ合わせます。プラスミド（またはウイルス）はベクターとして機能します：ヒトインスリン遺伝子を切り出して開いたプラスミドに挿入し、組換えDNAを細菌に取り込ませ、発酵槽内で増殖させてヒトインスリンを生産させます。GM作物は害虫や除草剤に耐えたり、食物生産量を増やしたりできます。異なる種の遺伝子を受け取った生物はトランスジェニックと呼ばれます。
クローン技術 (B)
微増殖（組織培養）：小さな外植体を成長ホルモンを含む培地で離体培養し、遺伝的に同一の苗を大量に作ります。 desirable characteristics を持つ商業用の植物を、迅速かつ無病気で生産できます。哺乳類のクローン：成熟細胞由来の二倍体核を核取り卵（自身の核を取り除いた）に挿入し、胚に分裂させた後、 surrogate mother に移植します（例：羊のドリー）。クローンされたトランスジェニック動物は、乳汁中にヒトタンパク質を産生することがあります。
自己チェック
- 温室が作物の収量を上げる方法を2つ挙げよ。
- 生物防除の利点と欠点をそれぞれ1つ述べよ。
- ラクトバチルスが牛乳を凝固させるのはなぜか。
- 発酵槽が維持する5つの条件を列挙せよ。
- (B) 養殖魚類における捕食を制御する2つの方法を挙げよ。
- 選択育種の欠点2つを挙げよ。
- DNAを切断する酵素と、それを結びつける酵素の名前を答えよ。
- 遺伝子組み換えにおけるベクターとは何か。
- 人間のインスリン遺伝子を持つ細菌が有用な医薬品となる理由を説明せよ。
- (B)哺乳類のクローニングのプロセスを要約せよ。
答え: 1 最適温度付近で熱を保持；CO₂、光、水を制御（2つ任选）；2 利点 — 自己維持可能、残留物なし；欠点 — 遅く、統制対象種が拡大する可能性がある；3 ラクトースを乳酸に変換し、ミルクタンパク質を凝固させる；4 無菌条件、栄養素、最適温度およびpH、通気、攪拌；5 (B) 種間捕食者に対してはネットケージ；種内競合に対しては飼育密度を下げます；6 遺伝的多様性が狭まり、病気が広がりやすくなる；多世代にわたる時間がかかる。
答え続: 7 制限酵素が切断し、リガーゼが結びつけます；8 組換えDNAを細胞内に運ぶプラズミドまたはウイルス；9 発酵槽内で急速に増殖し、人間のインスリンを分泌する — 安全で量産可能；10 (B) 成熟細胞由来の二倍体核 → 核を除去した卵 → 分裂して胚になる → 代孕母体に移植。