الهندسة الوراثية ودورها في التنمية المستدامة

زملائي الأعزاء...
وجدت هذا المقال للدكتورة وفاء شومان وقد قدم في اسبوع العلم الذي عقد في جامعة تشرين عام 2007.
عادة دكتورة وفاء بتطلب حلقة بحث بمقرر البيولوجيا الجزيئية، ومن المواضيع اللي بتطلها عن الهندسو الوراثية، فممكن زملاءنا بالسنة التانية يستفيدو من هل مقال بالفصل التاني.
للأسف ما قدرت انزل الصور لذلك ارفقت المقال مع هل مساهمة....
اتمنى ان تستفيدوا منه.....
مع تحياتي

دور الھندسة الوراثیة في التنمیة الزراعیة المستدامة
الدكتورة وفاء شومان / أستاذ في كلیة الزراعة، جامعة تشرین، اللاذقیة، سوریا

توفر التقانات الحیویة أدوات فعالة لتحقیق التنمیة المستدامة لقطاعات الزراعة، كما ان دعمھا للتقانات والعلوم الأخرى یمكن أن یساھم بصورة كبیرة وفعالة في تلبیة احتیاجات الأعداد المتنامیة من سكان العالم.
یغطى تعریف التقانات الحیویة، بمعناه الواسع ، الكثیر من الأدوات والتقنیات التي أصبحت مألوفة في نطاق الانتاج الزراعي الجدیدة، والبیولوجیا الجزیئیة وتطبیقات الاكثار بالانسجة، و (DNA) والغذائي، أما بمعناه الضیق فھو یتضمن تقنیات الدنا واستنساخ النباتات ( DNA ) یغطى طائفة من التقنیات المختلفة، مثل معالجة المورثات ونقلھا، وتوصیف الأحماض النوویة، والحیوانات و.... الخ.

تمثل الھندسة الوراثیة مجموعة من التقنیات الحیویة التي تسمح بالحصول على الكائنات المحورة وراثیاً، ولكن یجب التأكید على وجود عدد كبیر أیضاً من التقنیات الحیویة ذات الأھداف المتنوعة والتي لا تتضمن انتاج نباتات محورة وراثیاً، وبالتالي فإن تعبیر التقانات الحیویة لیس مرادفاً لتعبیر الھندسة الوراثیة.

سیتم التركیز في ھذه المداخلة على الھندسة الوراثیة وبالتحدید على الجانب النباتي من دور الھندسة الوراثیة في التنمیة المستدامة مع التأكید على ان الھندسة الوراثیة یمكن ان تقدم حلولاً للعدید من المشاكل الزراعیة ولكنھا لیست الحل الوحید والمناسب في جمیع الحالات.

تعتبر الحلول المجقتة لأیة مشكلة زراععیة بمثابة عملیة تأخیر أو تأجیل للنتائج السلبیة وللخسائر التي یمكن ان یتعرض لھا محصول ما، كما تعتبر الحلول الجزئییة غیر كافیة لانھا تنظر لجانب واحد من المشكلة وتغفل جوانب أخرى قد تكون أكثر أھمیة على المدى البعید، لذلك ولكي تصل لمرحلة الحل الشامل للمشكلة یجب ان توظف العلوم الحدیثة لوضع خطة واضحة ودقیقة تشمل حل جذري للمشكلة دون ان یكون ذلك على حساب عامل اخر من عوامل التنمیة اي ان المطلوب ھو تحقیق التنمیة المستدامة.

تنضوي التنمیة المستدامة على كثیر من التحدیات وفي مجالات متعددة وتھدف جمیعھا للبحث عن تحسین ظروف معیشة الناس في عالم یشھد نموا سكانیا ھائلاً یصاحبھ طلب متزاید على الغذاء والماء والمأوى والطاقة والخدمات الصحیة والأمن الاقتصادي‘ على ان یتم ذلك دون زیادة باستخدام مواردنا الطبیعیة إلى ما یتجاوز قدرة كوكب الأرض على التحمل. ھناك العدید من التعاریف التي وضعت لتعرّف التنمیة المستدامة وھي جمیعھا تصب في نفس القالب وتركز على نقاط متشابھة، فالبعض یعرَفھا بأنھا التنمیة التي تلبي احتیاجات الحاضر دون النیل من قدرة الأجیال المقبلة على تلبیة احتیاجاتھا. إذا اردنا أن نكون أكثر تحدیداً وأن نتحدث عن التنمیة المستدامة على المستوى الزراعي فالمقصود بھا ھو الحصول على أعلى انتاج من وحدة المساحة مع أفضل نوعیة من المنتجات دون أن یؤدي ذلك إلى تدھور التربة أو إلى تلوثھا بالعناصر الثقیلة والمبیدات، أو إلى تلوث أو فقد
میاه الشرب، أو إلى الإخلال بالتوازن البیئي ، أو إلى الإضراربالتنوع الحیوي....إلخ.

یشكل التحویر الوراثي مجموعة جدیدة وبالغة الأھمیة من الأدوات التي یمكن أن تساھم في تحسین الأنتاج كماً ونوعاً من خلال انتاج الكائنات المحورة وراثیا والتي ھي جزء من حاضرنا ومن مستقبلنا.

لا بد قبل البدء بالتحدث عن دور الھندسة الوراثیة والنباتات المحورة وراثیاً في التنمیة الزراعیة المستدامة من التعریف السریع بالنباتات المحورة وراثیاً والیة انتاجھا. بأنھا نباتات أضیفت إلیھا مورثة واحدة أو عدة مورثات Genetically Modified Plants تعرف النباتات المحورة وراثیاً من نباتات تابعة لأنواع أو أجناس أخرى أو حتى من كائنات أخرى بعیدة عنھا وراثیاً، ولا یمكن ان تتم ھذه الاضافة من خلال عملیة التھجین الطبیعي وانما لا بد من الاستعانة بمجموعة من التقنیات الحیویة الحدیثة التي تسمح بنقل المورثة المرغوبة وبجعلھا قادرة على التعبیر عن ذاتھا في النبات الجدید.

انتاج النباتات المحورة وراثیاً:
DNA ان ص فات الكائن ات الحی ة ھ ي ترجم ة للمعلوم ات الوراثی ة المحمول ة عل ى جزیئ ة الحم ض الن ووي المنق وص الأك سجین الموجودة في أنویتھا، والتي ھي ذاتھا في جمیع الكائنات الحیة؛ لذلك تتلخص طریقة عمل ھذه المورثات بعملی ة ن سخ المعلوم ات الرس ول ال ذي یحم ل الرس الة الوراثی ة حی ث ت تم ترجمتھ ا إل ى بروتین ات معین ة أو RNA إلى ال DNA من المورثة المكونة من أنزیم ات م سؤولة ع ن ت سییر تف اعلات حیوی ة ت ساھم ف ي إعط اء ش كل أو مظھ ر مع ین وممی ز للأف راد . ت ستخدم جمی ع الأن واع م أخوذة م ن البكتری ا أن DNA والأجناس نفس الآلیات من نسخ وترجمة ل لتعبی ر ع ن ص فة م ا، ل ذلك یمك ن لقطع ة معین ة م ن ال تنسخ وتترجم إلى ب روتین فع ال ف ي أح د النبات ات الراقی ة، وب ذلك ت تم عملی ة التح ویر ال وراثي وی تم الح صول عل ى النب ات المح ور
وراثیاً.

تتضمن عملیة إنتاج النباتات المحورة وراثیاً الخطوات التالیة:

المورث ة ) الم سؤولة ع ن ص فة معین ة، وتعتب ر عملی ة الاختی ار و التع رف عل ى مورث ة ) DNA -1 تحدید وع زل قطع ة ال
مسؤولة عن صفة ھامة زراعیاً ھي أكثر المراحل أھمیة في عملیة التحویر الوراثي.

إلیھا. تقوم ھذه المقاطع بتحدید الزمن ال ذي س تبدأ عن ده DNA -2 تجھیز المورثات لعملیة النقل بإضافة مقاطع معینة من ال
والبعض الاخر یعطي إشارة للخلیة ب أن ،Promoter المورثة بعملھا والجزء النباتي الذي یجب أن تنشط بھ، وتسمى ال
.Terminator على المورثة التوقف عن عملھا لانھا قد انتجت البروتین المطلوب و بالكمیة المرغوبة ویسمى
الجدید والمجھز وایصالھ إلى صبغیات نواة النبات الم ستقبل

DNA -3 إجراء عملیة التح ویر الوراثي، حیث یتم فیھا نقل ال إما باستخدام الأكروباكتریوم أو المدفع المورثي.

-4 انتخاب النباتات المحورة وراثیاً واختبارھا، حیث تنقل الأنسجة النباتیة التي خضعت لعملیة التحویر إل ى أوس اط غذائی ة
اصطفائیة على مراحل متعددة . فقط الخلایا والأنسجة التي وصلت إلیھا المورث ات المنقول ة ھ ي الت ي ست ستمر ف ي الحی اة
أما الخلایا الأخرى فسوف تموت لكونھا لا تتحمل المواد غیر المناسبة المضافة للوسط الغ ذائي، وم ن ث م تتط ور الخلای ا
والأنسجة المحوّرة لتصل اإلى مرحلة النبات الكامل.

-5 تثبیت المورثات المنقولة ، حیث یتم بھذه المرحلة التأكد م ن ثباتی ة واس تقرار المورث ة ا لجدی دة ف ي النب ات الجدی د، ك ذلك
التأكد من عدم تأثیر المورثة المدخلة على عمل مورثات أخرى في النبات وم ن ع دم وج ود أث ار غی ر مرغوب ة للمورث ة
الجدیدة سواء عل ى النم و أو عل ى الإنت اج أو عل ى النوعی ة . بح ال كان ت جمی ع ھ ذه الاختب ارات إیجابی ة، س یدخل النب ات
المحور وراثیاً ف ي برن امج التربی ة، وم ن ث م تخ ضع النبات ات لعملی ة التھج ین الرجع ي لتثبی ت ص فاتھا، وب ذلك نك ون ق د
حصلنا على النبات الجدید المحور وراثیاً.

الواقع الراھن للنباتات المحورة وراثیاً على المستوى العالمي:
لقد شرعت منظمة الأغذیة والزراعة للأمم المتحدة بعملیة حصر لتطبیقات التكنولوجیا الحیویة الزراعیة ولمنتجاتھا على الصعید العالمي مع الإشارة بشكل خاص إلى البلدان النامیة. وتشیر النتائج الأولیة إلى زیادة إجمالي المساحة التي تزرع فیھا محاصیل محورة وراثیا حیث بلغ حوالي 65 ملیون ھكتار تقریباً، في حین كانت ھذه المساحة تساوي 42 ملیون ھكتار في عام 2000 .( (شكل 1)

.(James, شكل ( 1): الزیادة في المساحة العالمیة المزروعة بالنباتات المحمورة ورثیاً ( 2004

أظھرت الدراسات بأن 70 % من ھذه المساحة كانت متواجدة في البلدان الصناعیة (شكل 2)، أما على صعید نوع المحاصیل المزروعة فقد كانت أغلبھا مكونة من أربعة محاصیل ھي فول الصویا والذرة والقطن والكانولا. أما بالنسبة للمورثات المنقولة الیھا والصفات التي أدخلت إلیھا فقد كانت محصورة بشكل أساسي بصفتین محددتین ھما صفة المقاومة للحشرات و صفة التحمل لمبیدات الأعشاب. بالإضافة لذلك، بینت الدراسات وجود مساحات صغیرة في ھذه البلدان، تمثل 16 % من إجمالي المساحة المزروعة بنباتات محورة وراثیاً، وقد زرعت فیھا شتول بطاطا وبابایا أدخلت إلیھا مورثات مسؤولة عن عملیة تأخیر النضج أو المقاومة للفیروسات.

أما في الدول النامیة، فقد أظھرت الدراسات وجود سبعة بلدان نامیة تزرع محاصیل محورة وراثیا لأھداف التسویق، وقد كانت المحاصیل المسیطرة في ھذه الحالة ھي أیضاً فول الصویا والقطن والصفات المنقولة لھا كانت ھي تحمل مبیدات الأعشاب ومقاومة الحشرات. ھناك ملاحظة ھامة في ھذا الصدد حیث وجد ان الصین ھي البلد الوحید الذي یطور محاصیل محورة وراثیا ویسوقھا بالاستعانة بموارد محلیة فیما حصلت البلدان الأخرى على تركیبات أو أنواع وراثیة من البلدان صناعیة.
4
(James, شكل ( 2): الدول التي تزرع النباتات المحورة وراثیاً، ( 2004

أھم النباتات المحورة والمورثات المستخدمة في عملیة التحویرودورھا في التنمیة المستدامة:
من البكتریا (Cry) المسؤولة عن انتاج بروتین متبلور Bt ھي نباتات نقلت لھا المورثة : Bt -1 الذرة الصفراء والقطن
شكل 3) ، ویصبح بامكان النبات لاحقاً انتاج ھذا البروتین الذي یتفكك بامعاء الحشرة محرراً )، Bacillus thuringiensis
التي ترتبط بجدران الأمعاء محدثة بھا ثقوباً تسبب اختلالاً في الشوارد وتؤدي الي شلل delta-endotoxin مادة سامة ھي
تختلف عن بعضھا برتب Bt الجھاز الھضمي ومن ثم إلى موت الحشرة خلال عدة أیام. تم التعرف على عدة مورثات
الحشرات التي تتأثر بھا (جدول 1). ھذا النوع من التحویریؤدي إلى تخفیض تكالیف المكافحة بالمبیدات الحشریة، قدرت النسبة
ب 75 % في الھند بالنسبة لنبات القطن، بالتالي فإن ھذا یؤدي لرفع دخل المزارع، تجنب تلوث التربة بالمبیدات وتجنب تراكمھا
أو تسربھا إلى المیاه الجوفیة.
جدول ( 1): المورثات ورمزھا ورتبة الحشرات التي تتأثر بھا.
Cry gene designation Toxic to these insect orders
CryIA(a), CryIA(b), CryIA(c) Lepidoptera
Cry1B, Cry1C, Cry1D Lepidoptera
CryII Lepidoptera, Diptera
CryIII Coleoptera
CryIV Diptera
CryV Lepidoptera, Coleoptera
5
Corn hybrid with a Bt gene (left) and a hybrid susceptible to
European corn borer (right). Source: Monsanto
Results of insect infestation on Bt (right) and non-Bt (left) cotton
bolls. Source: USDA
شكل ( 3): مقارنة بین النباتات المحورة وغیر المحورة وراثیاً بعد تعرضھا للإصابة الحشریة.

-2 التحمل للمبیدات العشبیة: كما في نبات فول الصویا (شكل 4) الذي نقلت الیھ مورثة تعطي النبات القدرة على تحمل المبیدات . Glufosinate ذو الأسم الكیمیائي Liberty أو المبید Glyphosphate . : والتي تحمل الأسم الكیمیائي Roundup ھذه المبیدات تقتل تقریباً كل النباتات باستثناء تلك التي المحورة وراثیاً، مما یمكن المزارع من استخدام مبیداً واحداً فقط بالاضافة إلى ان ھذه المبیدات تتفكك بسرعة في التربة وبالتالي تحد من تلوث التربة بالمبیدات بالإضافة للتخفیض من كلفة الید العاملة اللازمة بسبب تخفیض عدد المبیدات المستخدمة وزیادة الأنتاج والغلة.
Weed-infested soybean plot (left)
and Roundup Ready soybeans
after Roundup treatment. Source:
Monsanto

شكل ( 4): مقارنة بین فول الصویا المحور وراثیاً وغیر المحور بعد معاملتھ بالمبید.
6
-3 المقاومة للفیروسات: ھناك عدد كبیر من النباتات نقلت الیھا المورثات المسؤولة عن انتاج الغلاف البروتیني لفیروسات وبالتالي اصبحت مقاومة لھذه الفیروسات. تم في بعض الحالات نقل أكثر من مورثة وبالتالي تم الحصول على نباتات مقاومة .( لأكثر من فیرس. ھناك أمثلة على نبات البابایا الھام أقتصادیاً في ھاواي، وعلى نبات البندورة وعلى نباتات قرعیة (شكل 5)

شكل ( 5): مقارنة بین البندورة المحورة وراثیاً وغیر المحورة بعد تعرضھا للفیروسات (الصورة بالأعلى). في الجزء الأسفل من الصورة نلاحظ الفرق بین نباتات البابایا المحورة وغیر المحورة بعد تعرضھا للفیرس.

-4 نباتات محورة لتساھم في التخلص من التلوث في التربة:
بان النباتات المحورة Environmental Science and Technology, أظھرت ابحاث جدیدة في الھند نشرت في 2005
Brassica وراثیاً تفوقت على الأنواع البریة في تنظیف التریة من الملوثات. تم استخدام 3 سلالات من نباتات الموتارد الھندي 4 مرات أكثر من الأنواع البریة لنفس النبات (شكل 6). بالتالي فان - ووجد بانھ یمتص السیلینیوم من التربة بعدل 2 junceaتنظیف التربة من الملوثات یزید المساحة المتاحة للزراعة وبالتالي ینعكس ذلك على زیادة الأنتاجیة مع المحافظة على التربة.

شكل ( 6): الموتارد الھندي المحور وراثیاً یساعد على تنظیف التربة من السیلینیوم بالإضفة للحالات السابقة ھنا حالات من التحویر الوراثي التي اجریت على نباتات محددة في محاولة لحل مشكلة محددة وذات
أھمیة في مناطق محددة. من الأمثلة: - انتاج الأرز الذھبي وھو أحد أصناف الرز التي تم تحویرھا عن طریق أضافة المورثة التي تسمح بانتاج بروفیتامین ألف (كاروتین بیتا) في نبات الأرز وتعویض النقص في ھذا الفیتامین للمجتمعات التي تعتمد كثیراً على الأرز في وجباتھا الغذائیة.

- انتاج البندورة التي تحافظ على تماسك ثمارھا فترة أطول من الطرز الأصلیة مما یطیل بعمر الثمار بعد القطاف وبالتالي ینعكس ایجابیاً على طول فترة التسویق ویؤدي لتقلیل الھدر وبالتالي زیادة دخل المزارع.
مرتفعة، ذات قیمة غذائیة مرتفعة، ذات نكھة ممیزة، ذات بنیة pH - انتاج أصناف تجاریة مقاومة للأمراض، متحملة لدرجة ممیزة، ذات عمر تسویقي طویل....الخ

ھناك محاصیل أخرى محورة وراثیاً متوفرة في أسواق الولایات المتحدة الأمیركیة مثل البندورة، البطاطا، عباد الشمس، الفول السوداني، الفلیفلة الحلوة صغیرة الثمار.
نلاحظ من خلال الدراسات والأبحاث والأحصائیات المتاحة بأن اطلاق محاصیل الكائنات المحورة وراثیا الحالیة ما زال محدودا جدا سواء على صعید المحاصیل أوالصفات ، فضلا عن أنھا لم تعالج حتى الأن الحاجات الخاصة للبلدان النامیة.

لقد أجریت في جمیع أنحاء العالم آلاف الاختبارات المیدانیة بشأن الكائنات المحورة وراثیاً أو ھي قید الإجراء، أكثرھا في البلدان الصناعیة. ویتم حالیا اختبار حوالي 200 محصول میدانیاً في البلدان النامیة، وتقع الأكثریة الساحقة من ھذه البلدان في أمریكا اللاتینیة ( 152 ) وتلیھا إفریقیا ( 33 ) ثم آسیا ( 19 ). فضلا عن أنھ تجرى حالیا أبحاث بشأن عدد كبیر من تركیبات المحاصیل والصفات حیث تركز الجھود بدرجة أكبر على مقاومة الفیروسات والنوعیة، وفي بعض الحالات تحمل الظروف الصعبة غیر الحیویة. ومن ھنا بات من المتوقع تسجیل زیادة كبیرة خلال السنوات القلیلة القادمة في عدد الكائنات المحورة وراثیا الجاھزة للتوزیع التجاري في ھذه البلدان.

بید أنھ ما زالت أكثریة المحاصیل الھامة مھملة إھمالا شبھ كامل وكذلك بعض الصفات الھامة مثل تحمل الجفاف والملوحة والعناصر الثقیلة والتي تعتبر من المشاكل الأساسیة في منطقتنا والتي یجب التركیز علیھا في ابحاثنا ودراساتنا . واذا كان الھدف من البحوث معالجة التحدیات التى یطرحھا قطاع الزراعة، فاننا بحاجة لأن نضع التحویر الوراثي في سیاقھ، وفي موقع ھام منھ وأن ندرك على حد سواء كلا من القدرة الكامنة والھائلة وكذلك التعقیدات التي تصاحب ھذه التقانات الحدیثة. علینا أن نتقدم بحذر وأن نفھم كل العوامل التي تنطوي علیھا ھذه العملیة فھما تاما، وعلینا بشكل خاص أن نقیم الكائنات المحورة وراثیا من حیث تأثیرھا على الأمن الغذائي والفقر والسلامة الحیویة والزراعة المستدامة.

مع تحياتي

المرفقات

دور الهندسة الوراثية في التنمية المستدامة.pdf: لا تتوفر على صلاحيات كافية لتحميل هذه المرفقات.; (411 Ko) عدد مرات التنزيل 24

» الهندسة الوراثية
» استخدام الهندسة الوراثية فى إنتاج واعتماد التقاوى
» النسخ بالهندسة الوراثية
» الوراثة والامراض الوراثية!!!
» منتدى طلاب كلية الهندسة الزراعية في جامعة حلب .....