------------------
-------------------
-----------
-------------------
-----------
الأحد، 18 مارس 2018
الثلاثاء، 13 مارس 2018
فهرست اهم المواضيع
من فروع الهندسة التطبيقية(ويكبيديا) ركز لي المراجع في موسوعة ويكبيديا
- هندسة كهربائية
- هندسة أنظمة
- هندسة ميكانيكية
- هندسة حاسبات
- هندسة مدنية
- هندسة شبكات
- هندسة مشاريع
- هندسة تصنيع
- ضمان الجودة
- هندسة كيميائية (عمليات)
والقائمة الأكمل أدناه:
- هندسة كهربائية
- هندسة إلكترونية
- هندسة الاتصالات
- هندسة ميكانيكية
- هندسة معمارية
- هندسة مدنية
- هندسة زراعية
- هندسة المساحة
- هندسة بيئية
- هندسة النقل
- هندسة بحرية
- هندسة التصميم الصناعي
- هندسة جيوتكنيكية
- هندسة كيميائية
- هندسة صناعية
- هندسة البترول
- هندسة الطيران والفضاء
- هندسة الصواريخ
- هندسة الحاسوب
- هندسة البرمجيات
- هندسة النظم
- هندسة الشبكات
- الهندسة الطبية الحيوية
- هندسة الوراثة
- هندسة المعادن والمناجم
- هندسة الطاقة
- هندسة ميكاترونيات
- هندسة إلكترونيات حيوية
بعض الكائنات المعدلة وراثيا
بعض الكائنات المعدلة وراثيا مصدر المشاركة ويكبيديا
بعض البقع التي ظهرت على هذا الفأر الذي أوجد بعد تعديل وراثي.
التعديل الوراثي للكائنات الحية هو تعديل مادتها الوراثية بواسطة الهندسة الوراثية لتصبح أكثر تطورا وتلبية لحاجات البشرية. أي انها كائنات تم تغيير جيناتهاعن طريق البيوتكنولوجية الحديثة التي منها الهندسة الوراثية والتي تستخدم تقنيات تعرف عموما بتقنية الدنا المؤشب ولم تتم عن طريق التوليف الطبيعي أو التكاثر. حيث تتم العملية عن طريق نقل جينات منتقاة من جسم معين إلى جسم آخر من نفس النوع أو من وإلى أجسام من أنواع مختلفة مما يمنحه جينات معدّلة أو جديدة. قد تكون هده الكائنات ذات أصل حيواني أو بكتري أو نباتي.
وتعرّف الكائنات الحية المحوّرة جينيا وهي مجموعة ثانوية من الكائنات الحية المعدلة وراثيا بأنها كائنات تحوي دنا مدخلا نشأ في فصائل مختلفة.
كيفية التعديل
للمزيد من المعلومات: [هندسة وراثية، نقل الجينات الأفقي و التحول (وراثة)]
يتضمن التعديل الوراثي إدخالا أو حذفا للجينات ,عادة ما تأتي الجينات المدخلة من فصائل مختلفة تمثّل شكلا من أشكال النقل الأفقي للجين ويمكن أن يحدث هذا في الطبيعة عندما يَخترق الدنا الخارجي الغشاءَ الخلوي لأي سبب كان. يستلزم القيام بهذه العملية صناعيا لصق الجينات مع الفيروس أو إدخال الدنا الزائد بطريقة فيزيائية فقط داخل نواة العائل المستهدف باستخدام حقنة صغيرة جدا أو أجزاء صغيرة جدا يتم إطلاقها من مدفع الجينات برغم ذلك، فإن الطرق الأخرى تستخدم أشكال نقل الجين الطبيعية مثل قدرة الأَجْرَعِيَّة ( Agrobacterium) على نقل المادة الوراثية إلى النباتات أو قدرة الفيروسات بطيئة النمو ( Lentiviruses) على نقل الجينات إلى خلايا الحيوان.
لمحة تاريخية
إن المبدأ الرئيسي المتبع في إنتاج الكائنات المعدلة وراثيا هو إضافة مادة وراثية جديدة داخل جينوم الكائن الحي فيما يسمّى بالهندسة الوراثية والذي تم تحقيقه عن طريق اكتشاف الدنا وتكوين أول بكتيريا مؤشبة في عام 1973 وكانت هذه الأخيرة عبارة عن بكتيريا قولونية إشريكية متوافرة تعمل على تقديم جين سالمونيلا خارجي. أدى هذا إلى إثارة مخاوف في المجتمع العلمي بخصوص المخاطر المحتملة التي قد تسببها الهندسة الوراثية والتي نوقشت بشكل كامل في مؤتمر أزيلومار (Asilomar Conference). كانت إحدى التوصيات الرئيسية التي انبثقت عن هذا المؤتمر هي إنشاء مراقبة حكومية تعمل على متابعة أبحاث الدنا المؤشب إلى أن يتم اعتبار هذه التقنية آمنة؛ ومن ثم أسس هيربيرت بوير أول شركة تستخدم تقنية الدنا المؤشب ودعاها بجينيتيك وأعلنت الشركة في عام 1978 صنع سلالة إشريكية قولونية تنتج بروتين الإنسولين البشري.
في عام 1986، تم تأخير الاختبارات في مجال البكتيريا المهندسة جينيا لحماية النباتات من ضرر الصقيع (بكتيريا الجليد السالب) داخل شركة تقنية حيوية صغيرة تدعى العلوم الجينية المتطورة في أوكلاند في ولاية كاليفورنيا مرارا وتكرارا بسبب معارضي التقنية الحيوية. في نفس العام، تم إجهاض اختبار ميداني مقترح لميكروب مهندس وراثيا لبروتين مقاوم للحشرات قدمته شركة مونسانتو.
الاستخدامات
تستخدم الكائنات المعدلة وراثيا في الأبحاث الحيوية والطبية وإنتاج الأدوية الصيدلانية والعلاجات التجريبية (مثال: العلاج الجيني) والزراعة (مثال: الأرز الذهبي). لا يدل مصطلح "الكائن المعدّل وراثيا" باستمرار -ولكنه قد يتضمن- الإدخالات الموجهة للجينات من فصيلة لأخرى. على سبيل المثال فإن جينا مأخوذا من قنديل البحر يرمّز بروتينا مشعا يدعى بالبروتينات الفلورية الخضراء ( GFP) والذي يمكن ربطه فيزيائيا ومن ثم مشاركة تعبيره مع جينات الثدييات لتحديد موقع البروتين الذي تم ترميزه بواسطة جين GFP المُعلَم في خلية الثدييات. تعتبر مثل هذه الطرق وسائل مفيدة للأحيائيين في مجالات أبحاث عدة وتشمل أولئك الذين يدرسون آليات البشر والأمراض الأخرى أو العمليات الأحيائية الأساسية في حقيقيّة النواة أو الخلايا أولية النواة.
بغرض تأريخ أوسع وأكثر تطبيق مثير للجدل في تقنية التعديل الوراثي والذي هو عبارة عن المحاصيل الغذائية التي تحميها براءة الاختراع وتتميز بمقاومة مبيدات الأعشاب التجارية أو قدرتها على إنتاج بروتينات المبيد الحشري من داخل النبات أو بذور السمات المكدسة ( Stacked Trait) التي بإمكانها القيام بالأمرين معا فإن ملكية أكبر حصة من المحاصيل المعدلة وراثيا المزروعة عالميا تعود إلى شركة مونسانتو الأمريكية. في عام 2007 فإن تقنيات شركة مونسانتو المميزة قد تمت زراعتها على مساحة 246 مليون هكتارا (1,000,000 كم مربع) عبر العالم بنسبة نمو بلغت 13 بالمئة زيادة عن عام 2006.
في سوق الذرة، تعتبر الذرة ثلاثية الكومة (Triple-Stack Corn) التي تنتجها شركة مونسانتو- والتي تجمع بين تقنية مكافحة الحشائش المعروفة باسم Roundup Ready 2 وبين مكافحة حشرات حفار الذرة ودودة الجذر من YieldGard هي المنتج الرائد في السوق الأمريكي. قام مزارعو الذرة في الولايات المتحدة بزراعة ما يربو على 32 مليون فدانا (130,000 كم مربعا) من الذرة ثلاثية الكومة في عام 2008 ومن المتوقع أن تتم زراعة هذه الذرة في مساحة 56 مليون فدانا (230,000 كم مربعا) في بين عامي 2014 و2015 أما في سوق القطن فقد تمت زراعة القطن الأمريكي بولغارد|| مع قطن Round Ready Flex في مساحة تبلغ تقريبا 5 ملايين فدان (20,000 كم مربعا)
وفقا للوكالة الدولية لاعتماد التطبيقات التقانية الحيوية الزراعية (International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications (ISAAA)) فإن من بين 14 مليون مزارع تقريبا يقومون بزراعة المحاصيل المعالجة باستخدام التقنية الحيوية في العام 2009 تشكّل نسبة 90% منهم مزارعين يفتقرون للموارد في بلدان العالم النامية. تشمل هذه النسبة 7 ملايين مزارع في مناطق زراعة القطن في الصين وما يقارب 5.6 مليون من المزارعين الصغار في الهند (يقومون بزراعة قطن BT المعدل وراثيا) و 250,000 مزارع في الفيليبين بينما تقوم النساء اللواتي يعتمدن زراعة الكفاف في جنوب أفريقيا بزراعة القطن المعدل وراثيا والذرة وفول الصويا؛ وقامت دولة نامية أخرى بزراعة المحاصيل المعدلة وراثيا في عام 2009 كما ويمكن اعتبار ما يقارب 10 ملايين من المزارعين الصغار ومحدودي الموارد منتفعين ثانويين من القطن المعدل وراثيا في الصين. تضاعفت القيمة التجارية العالمية للمحاصيل التي تمت زراعتها عن طريق التقنيات الحيوية في عام 2008 وقدرت قيمتها ب130 مليار دولار أمريكي
تقوم وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) في الولايات المتحدة بتقديم تقارير حول المساحة الكلية التي تحتلها الأصناف الزراعية المعدلة وراثيا ووفقا لخدمة الإحصاءات الزراعية الوطنية فقد قامت الولايات المتحدة بنشر الإحصاءات التالية في لوائحها والتي تعبر عن نسبة زراعة الأصناف المعدلة وراثيا حيث: تمثل الذرة المعدلة وراثيا ما نسبته 81-86 بالمئة من مساحات الذرة المزروعة و تحتل الصويا المعدلة وراثيا 88-90 بالمئة من المساحة الكلية المزروعة بفول الصويا أما القطن المعدل وراثيا فيحتل 81-93 من المساحات الكلية المزروعة بقطن أبلاند (وتعتمد هذه الإحصاءات على السنة التي تمت فيها الدراسة).
لا تقوم وزارة الزراعة الأمريكية بجمع بيانات المناطق العالمية بل تعمل إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية (بالإنجليزية:ISAAA) على تقديم تقييمات عن نسب المحاصيل المعدلة وراثيا ويمكن الاطلاع عليها في التقرير الذي يحمل عنوان: "الأوضاع العالمية للمحاصيل التجارية المحورة وراثيا:2007"
أصبحت الحيوانات المعدلة وراثيا ذات أهمية تجارية أيضا ففي السادس من فبراير عام 2009 وافقت الإدارة الأمريكية للغذاء والدواء على أول دواء معدل وراثيا للاستخدام في حالة الإنسان وتم استخلاصه من ماعز معدل وراثيا. يعتبر دواء ATryn عقارا مضادا للتجلط يعمل على تقليل احتمالية حدوث جلطات الدم خلال العمليات الجراحية أو الولادة ويتم استخلاصه من حليب الماعز
اكتشاف الكائنات المعدلة وراثيا
يتم إجراء فحص الكائنات المعدلة وراثيا في الأغذية والأعلاف روتينيا باستخدام التقنيات الجزيئية مثل مصفوفات الدنا المجهرية أو تفاعل البوليميراز المتسلسل ذي الوقت الحقيقي (qPCR). يمكن إجراء الفحص اعتمادا على فرز العناصر (مثل p35S tNos و pat bar) أو العلامات المرتبطة بالحدث كما في حالة كائنات معدلة وراثيا معترف بها (مثل Mon810 وBt11 وGT73). تجمع الطرق التي تعتمد على المصفوفات بين تفاعل تسلسلي بوليميرازي متعدد Multiplex PCR وتقنيات المصفوفة لفحص عينات تخص كائنات مختلفة يحتمل أن تكون معدلة وراثيا كما وتجمع بين طرق مختلفة (فرز العناصر وعلامات مرتبطة بالنبات والعلامات المرتبطة بالحدث). تستخدم تقنية qPCR للكشف عن أحداث معينة خاصة بالكائنات المعدلة وراثيا عن طريق استخدام مشرعات معينة (Primer) لفرز العناصر أو العلامات المرتبطة بالحدث. من الواجب وضع ضوابط شاملة لتجنب أي نوع من نتيجة اختبار قد تكون موجبة أو سلبية زائفة ومن الضروري أيضا إجراء فحص فيروس تبرقش القنبيط (CaMV) لتجنب أي نتيجة موجبة زائفة اعتمادا على تلوث العينة بالفيروس.
الجراثيم المحورة وراثيا
كانت البكتيريا أول كائنات حية يتم تعديلها وراثيا في المختبر وذلك بسبب بساطتها جينيا وتم استخدام هذه الكائنات الحية الآن لأغراض متعددة وهي ذات أهمية خصوصا في إنتاج كميات كبيرة من البروتينات البشرية الخالصة لاستخدامها لأغراض طبية.
تستخدم البكتيريا المعدلة وراثيا لإنتاج بروتين الإنسولين لعلاج داء السكري كما واستخدمت البكتيريا لإنتاج العوامل المخثّرة لعلاج مرض النزف الدموي (الهوموفيليا) وهرمون النمو البشري لعلاج أشكال مختلفة من التقزّم.
الحيوانات المحوّرة وراثيا
تستخدم الكائنات التي تحوي دنا متغيرا كنماذج تجريبية لإنجاز التعبير المظهري (بالإنجليزية: Phenotypic) ولإجراء الاختبارات في الأبحاث الطبية الحيوية. وتتضمن التطبيقات الأخرى إنتاج الهرمونات البشرية مثل الإنسولين.
ذبابات الفاكهة
تستخدم ذبابات الفاكهة المحوّرة جينيا (Drosophila Melanogaster) في الأبحاث الحيوية وذلك لأنها تمثل كائنات نموذجية لدراسة تأثيرات التغيرات الجينية على التطور عادة ما تكون لذبابات الفاكهة أفضلية عن الحيوانات الأخرى بسبب دورة حياتها القصيرة وانخفاض متطلبات الحفاظ عليها وكونها تمتلك جينوما بسيطا نسبيا مقارنة بفقاريّات عديدة.
الثدييات
تمثل الثدييات المعدلة وراثيا صنفا مهما من الكائنات المعدلة وراثيا فغالبا ما تستخدم الفئران ذات الدنا المتغير في دراسة الاستجابات الخليوية والنسيجية للأمراض.
في عام 1999، قام العلماء في جامعة غويلف في أونتاريو بكندا بإنتاج خنزير معدل وراثيا سمي بـEnviropig. ينتج هذا الخنزير فوسفورا أقل بنحو 30 إلى 70.0 بالمئة في الروث الذي يخرجه اعتمادا على عمره وعلى الغذاء الذي يتناوله. في فبراير من العام 2010، قررت مؤسسة بيئة كندا أن هذه الخنازير تلبي شروط قانون حماية البيئة الكندي ومن الممكن إنتاجها خارج سياق الأبحاث في مرافق يمكن مراقبتها بحيث يتم فصلها عن باقي الحيوانات.
في عام 2009، أعلن علماء في اليابان بأنهم قد نجحوا بنقل جين داخل فصائل الرئيسيات (قرود مارموسيت) وإنتاج خط ثابت لتناسل القردية ذات الدنا المتغير للمرة الأولى.
اللاسعات
إن اللاسعات مثل الهيدرا وشقائق نعمان البحر المسماة نجيمة شقائق نعمان البحر (Nematostella Vectensis) قد أصبحت كائنا نموذجيا محببا لدراسة تطور المناعة وبعض العمليات التطورية. مثّل تطوير إجراءات إنتاج هيدرات متغيرة جينيا بشكل ثابت وشقائق نعمان البحر باستخدام الحقن المجهري الجيني إنجازا تقنيا هاما
الأسماك
يمتلك السمك المعدل وراثيا محفّزات تقود إنتاجا أعلى لهرمون النمو الخاص بكل الأسماك وأدى هذا لتطوير نمو شديد في فصائل متعددة والتي تشمل السلمونيات salmonids وأسماك الكارب والبلطي
العلاج الوراثي
يستخدم العلاج الوراثي الفيروسات المعدلة وراثيا لتوصيل الجينات التي بإمكانها علاج الأمراض إلى خلايا الإنسان. بالرغم من العلاج الجيني لا يزال حديثا نسبيا غير أنه قد حقق بعض النجاح فقد استخدم لعلاج الأمراض الوراثية مثل العوز المناعي المشترك الشديد كما وتم تطوير علاجات لمجموعة من الأمراض المستعصية الحديثة مثل التليف الكيسي وفقر الدم المنجلي والحثل العضلي تستهدف تقنية العلاج الجيني المستخدمة حاليا الخلايا غير التناسلية فقط مما يعني أن أي تغيرات يقدمها العلاج لا يمكن نقلها إلى الجيل التالي. إن العلاج الجيني الذي يستهدف الخلايا التناسلية -ويسمى "علاج الخط الجرثومي الجيني- هو محط خلاف ومن غير المحتمل أن يتم تطويره في المستقبل القريب.
النباتات المحورة وراثيا
الكينيّون يختبرون نباتا محورا وراثيا مقاوما للحشرات. Bt corn
تمت هندسة النباتات متغيرة الدنا بغرض امتلاك خلات عديدة ومرغوبة تتضمن مقاومة الحشرات ومبيدات الأعشاب أو الظروف البيئية القاسية وتحسين فترة حفظ المنتج إضافة إلى القيمة الغذائية المضافة. منذ تمت أول زراعة للنباتات المعدلة وراثيا بغرض استخدامها لأغراض تجارية في عام 1996 فقد تم تعديلها لكي تكون أكثر تسامحا مع مبيدات الكلوفوسينيت (Glufosinate) و الغليفوسات (Glyphosate) بهدف جعلها أكثر مقاومة لضرر الفيروسات كما في حالة البابايا المعدلة وراثيا والمقاومة لفيروس التبقع الحلقي وتنمو هذه الفاكهة في هاواي وتنتج سم BT وهو مبيد حشري يتسم بالفعالية.
إن معظم النباتات المتنوعة متغيرة الدنا التي تنمو اليوم تعرف بالجيل الأول متغير الدنا وذلك لأن السمات الخاصة بمتغير الدنا تفيد المزارعين. أما نباتات الجيل الثاني فإنها يجب أن تفيد المستهلك مباشرة في تعزيز التغذية والطعم والقوام وغيرها من الخواص؛ كما وتم تطوير الجيل الثاني من هذه النباتات عن طريق معاهد البحث العلمي العامة والشركات الخاصة أيضا. لا توجد حاليا تلك المجموعة المتنوعة من النباتات متغيرة الدنا في الأسواق حيث تم تطوير البطاطا الحلوة المعدلة وراثيا باستخدام البروتين والمغذيات الأخرى بينما تمت مناقشة إمكانية استخدام الأرز الذهبي الذي يطوره معهد أبحاث الأرز الدولي كعلاج محتمل لنقص فيتامين أ. في يناير عام 2008، قام العلماء بتعديل جزرة وراثيا بحيث تنتج الكالسيوم لتصبح علاجا محتملا لنخر العظام، على أي حال، سيحتاج الناس إلى تناول كيلوجرام ونصف من الجزر يوميا للوصول إلى كمية الكالسيوم المرغوبة لتحقيق العلاج.
النباتات المتصلة ببعضها وراثيا
الكائنات المتصلة ببعضها وراثيا أو التي قد تسمى داخلية التكوين هي تسمية أطلقت بالمنتج الخاص بفئة من النباتات المهندسة وراثيا، وقد تم اقتراح مجموعة من البرامج التصنيفية والتي تقوم بترتيب المتعضيات المعدلة وراثيا اعتمادا على طبيعة التغييرات الوراثية التي تم تقديمها بدلا من عملية الهندسة الوراثية.
بينما تم تطوير بعض النباتات المعدلة وراثيا عن طريق تقديم الجين الذي ينشأ من فصائل متباعدة ومتنافرة جنسيا في الجينوم العائل فإن النباتات المتصلة وراثيا تحوي جينات تم عزلها إما مباشرة من الفصائل العائلة أو من الفصائل المتنافرة جنسيا. يتم تقديم الجينات الجديدة باستخدام طرق الدنا المؤشب ونقل الجين. يأمل بعض العلماء بأن تكون عملية الموافقة على النباتات المتصلة جينيا أبسط من مثيلتها المحوّرة وراثيا مع بقائها ظاهرة برغم ذلك
الغاية من التعديل الوراثي
تحسين الخصائص الزراعية: قد يتعلق الأمر بمقاومة فيروسات أو البكتيريا أو الفطريات أو الحشرات الضارة، أو بالقدرة على استيعاب الآزوتي وبالتالي تقليص كميات المواد الكيميائية والتقليص بالتالي من كلفة الإنتاج. تسهيل إنتاج البذور الهجين. تحسين إمكانيات تصبر الفواكه مما يمكن أيضا من قطف اغلل في وقت مبكر مع احترام المقتضيات المتعلقة بالنقل والتوزيع. تحسين القيمة الغذائية للأغذية. إنتاج تركيبات للاستعمال في مجال الأدوية.
أغذية معدلة وراثيا
آلة الحمض النووي
الجدل بخصوص الكائنات المعدلة وراثيا
تدعي شركات الهندسة الحيوية بأن تقنياتها مفيدة وجوهرية للغاية لإطعام دول العالم الثالث وتخفيف القلق بشأن الأمن الغذائي وحماية البيئة وتحسين جودة الغذاء وتوفير محاصيل مقاومة للجفاف والمبيدات العشبية، إلا أن منظمات المجتمع المدني والكثير من العلماء بالإضافة للرأي العام يشعرون بالقلق إزاء آثارها على صحة الإنسان والبيئة وتوفر الطعام. إن ما يثير القلق هو احتمال نقل الهندسة الوراثية لخصائص تنطوي على التعرض لحساسية بواسطة نوع من الطعام كالبندق مثلا، للنبات المعدل ومنتجاته الغذائية كفول الصويا، ففي أواسط التسعينيات من القرن الماضي أدى فول الصويا الذي تم تعديله بإدخال مورث من البندق البرازيلي لإصابة بعض الأشخاص بحساسية عرفوا بتعرضهم لها جراء تناوله ولحسن الحظ تم تحديد السبب قبيل توزيع الصويا في الأسواق. إن ما يثير القلق أيضا هو أن الهندسة الوراثية قد تزيد بصورة غير متعمدة المواد السامة أو تغير مستوى العناصر المغذية في بعض الأطعمة. هذا ولا يزال من الصعب بل من المستحيل في بعض الحالات نظرا للوضع غير الدقيق للمورثات (الجينات) داخل الكروموسوم، التنبؤ تماما بالآثار المحتملة لتعديل الكائنات الحية ومنتجات الطعام على صحة الإنسان.
العملية الحيوية
إن استخدام الكائنات المعدلة وراثيا قد تسبب في إطلاق شرارة خلاف ملحوظ في مجالات عدة حيث ترى بعض المجموعات أو الأفراد بأن توليد واستخدام مثل هذه الكائنات هو تدخل غير مقبول في الحالات الحيوية أو العمليات التي تطورت طبيعيا خلال فترة طويلة من الزمن بينما انشغل البعض الآخر بالضوابط التي يضعها العلم الحديث على هذا التعديل وذلك بهدف الوصول إلى فهم شامل للانقسامات السلبية المحتملة التي قد يحدثها التلاعب بالمورثات.
سلسلة الغذاء
شككت بعض المجموعات البيئية في سلامة الكائنات المعدلة وراثيا في سلسلة الغذاء طارحة مخاوف مثل احتمالية أن تقدم هذه الكائنات مثيرات تحسس جديدة في الأغذية أو تساهم في نشر مقاومة المضادات الحيوية أظهرت كل الدراسات التي نشرت حتى تاريخه عدم وجود تأثيرات صحية عكسية ناتجة من تناول البشر للأغذية المعدلة وراثيا ومع ذلك فما زالت الجماعات البيئية تعيق استهلاك الأغذية في دول عديدة زاعمة أن الأغذية المعدلة وراثيا هي غير طبيعية ولذا فإنها غير آمنة. أدت مثل هذه المخاوف إلى تبني القوانين والتنظيمات التي تتطلب اختبار السلامة لأي كائن جديد يتم إنتاجه بهدف الاستهلاك البشري
يلاحظ أنصار التعديل الوراثي أنه بسبب فرض متطلب اختبار السلامة المفروض على الأغذية المعدلة وراثيا فإن خطر إنتاج تشكيلة نباتية تحوي مثيرات تحسس أو سموما جديدة يسببها التعديل الوراثي هو أقل بكثير من عمليات التكثير التقليدية ويعتبر نبات الكيوي مثالا على النبات المثير للتحسس والذي تم إنتاجه عن طريق التكثير التقليدي قدرت إحدى المقالات إن تسويق السالمون المعدل وراثيا يمكن أن يخفض كلفة السالمون إلى النصف مما يعني رفع استهلاك السالمون ومنع 1400 وفاة بسبب النوبات القلبية التي تحدث سنويا في الولايات المتحدة.
التبادل التجاري في أوروبا وأفريقيا
استجابة للرأي العام السلبي أعلنت مونسانتو قرارها إزالة عملها التجاري الخاص ببذور الحبوب من أوروبا كما وأفسد مجموعة من أنصار البيئة مؤتمرا لمنظمة التجارة العالمية في كانكون والذي كان يروج للأغذية المعدلة وراثيا رعته لجنة بناء الغد (CFACT) كما ورفضت بعض الأمم الأفريقية مساعدات غذائية طارئة من الدول المتقدمة خوفا من أن يفتقر الغذاء لقواعد السلامة. حث السكرتير التنفيذي للجنة الأمم المتحدة الخاصة بأفريقيا (UNECA) خلال مؤتمر في العاصمة الأثيوبية أديس أبابا الأمم الأفريقية على القبول بالغذاء المحور جينيا وأبدى عدم رضاه عن الرأي العام السلبي تجاه التقنيات الحيوية
الفائض الزراعي
اتهم باتريك مولفاني رئيس مجموعة الغذاء في المملكة المتحدة بعض الحكومات وخصوصا إدارة الرئيس بوش باستخدام مساعدات الأغذية المعدلة جينيا للتخلص من الفوائض الزراعية غير المرغوب بها. قامت الأمم المتحدة بتوجيه اللوم إلى شركات الغذاء واتهمتها بخرق حقوق الإنسان ودعت الحكومات إلى تنظيم عمل هذه الشركات التي يحركها الربح. يوجد اعتقاد واسع بأن تقبّل التقنية الحيوية والأغذية المعدلة وراثيا سيكون ذا فائدة لشركات الأبحاث الغنية ويمكن أن يفيدها أكثر من الفائدة التي سيحصل عليها المستهلكون في الأمم النامية
البيانات المدونة على العبوات
بينما تؤيد بعض الجماعات الحظر الكامل للكائنات المحورة وراثيا، فإن بعضها الآخر يدعو لتصنيف الغذاء أو المنتجات المحورة وراثيا فيما شملت مواضيع خلافية أخرى تعريف براءة الاختراع والملكية الخاصة لمنتجات الهندسة الوراثية. وفقا للبرنامج الوثائقي Food Inc. فقد قوبلت الجهود الرامية لتدوين البيانات على المنتجات المحورة وراثيا بمقاومة مستمرة من جماعات الضغط والسياسيين المنتسبين إلى شركات مثل مونسانتو.
الاختبارات المتعلقة بالتعديل الوراثي
يسلط مقال بعنوان: "مطلوب: بذور محورة وراثيا لدراستها" لبروس ستاتز على قصة لعشرين عالما عارضوا القيود على الأبحاث التي طرحتها الشركات المنتجة للبذور المحورة وراثيا مثل DuPont ومونسانتو و Syngenta. في فبراير 2009 وبعد أن حذر علماء وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) من "أن هذه الصناعة قد جعلت من التحليل المستقل للمحاصيل المحورة جينيا أمرا مستحيلا"، وافقت الرابطة الأمريكية لتجارة البذور (ASTA) على "السماح بإعطاء الباحثين مزيدا من الحرية لدراسة آثار محاصيل الغذاء المعدل وراثيا". أبقى هذا الاتفاق عددا كبيرا من العلماء متفائلين بخصوص المستقبل ولكن يصبح هذا التفاؤل أقل حيال واقع إن كانت هذه الاتفاقية قادرة على "تعديل بيئة بحثية مليئة بالعوائق والشك"
الأمم الفقيرة
تؤمن بعض المجموعات أن الأمم الفقيرة لن تجني فائدة تذكر من التقنية الحيوية وذلك لأنها لا تمتلك وصولا سهلا إلى هذه الاستثمارات ولا تستطيع تحمل تكاليف معدات زراعية حديثة ومظاهر معينة خاصة بالنظام تدور حول حقوق الملكية الفكرية والتي تعتبر غير منصفة "للدول النامية". تعمل المجموعة الاستشارية للبحوث الزراعية الدولية (CGIAR) وهي منظمة أبحاث ومساعدات على تحقيق أمن غذائي مستدام وتقليص الفقر في البلدان النامية منذ تأسيسها في العام 1971. قدّر البنك الدولي جهود هذه المنظمة غير أنه اقترح انتقالها إلى الأبحاث الوراثية وتطوير الإنتاجية. تواجه هذه الخطة معوقات عديدة مثل براءات الاختراع والرخص التجارية وصعوبة نفاذ دول العالم الثالث إلى مجموعة الموارد العالمية الوراثية وحقوق الملكية الفكرية الأخرى والتي ستزيد من وعيهم بالتقنية الحديثة. حاولت المعاهدة الدولية بشأن الموارد الوراثية النباتية للأغذية والزراعـة علاج هذه المشكلة غير أن النتائج كانت متضاربة وكنتيجة لذلك؛ فإن "المحاصيل اليتيمة" مثل نبات التيف والدخن واللوبيا والنباتات المحلية هي ذات أهمية في مواطنها الأصلية ولكنها تتلقى تمويلا بسيطا في المقابل
الاستثمارات الخاصة
تم تطوير وتطبيق السياسات المصممة بغرض تشجيع الاستثمارات الخاصة في الأبحاث وتسويق التقنية الحيوية التي ستلبي احتياجات الأمم الفقيرة كما وزاد هذا التطوير من البحث في المشاكل الأخرى التي تواجهها هذه الأمم وعمل على توحيد الجهود بين القطاعين العام والخاص لتأكيد الاستخدام الفعال للتقنية التي طورتها الأمم الصناعية. إضافة إلى ذلك، فإن الأمم الصناعية لم تقم باختبار تقنيات التعديل الوراثي على النباتات الاستوائية ولكنها ركزت على تلك التي تنمو في مناخات معتدلة برغم أن الأمم النامية والأشخاص الذين هم بحاجة إلى الغذاء الإضافي يعيشون في مناخات استوائية في الأصل. تساور بعض العلماء الأوروبيين مخاوف بأن العوامل السياسية والأيدلوجيات تحد من التقييم غير المنحاز لتقنيات التعديل الوراثي في بعض دول الاتحاد الأوروبي مما يلقي بظلال سلبية على المجتمع ككل.
الكائنات متغيرة الدنـا
يعتبر احتمال حدوث آثار غير مرئية على المستوى المحلي والعالمي كنتيجة لتكاثر الكائنات متغيرة الدنا جدلا آخر ذا أهمية، وقد نوقشت المسائل الأخلاقية المتصلة بالأبحاث الوراثية في مقال عن الهندسة الوراثية.
أثار بعض المنتقدين للتعديل الوراثي مخاوف من أن نباتات المحاصيل التي يتم تكثيرها تقليديا من الممكن أن يتم تلقيحها خلطيا (مربي) cross-pollinated (bred) باستخدام لقاح النباتات المعدلة حيث يمكن نشر غبار الطلع عبر مساحات واسعة عن طريق الرياح والحيوانات والحشرات. في عام 2007، قامت وزارة الزراعة الأمريكية بتغريم شركة سكوتس ميراكل-غرو (Scotts Miracle-Gro) مبلغا بقيمة 500.000 دولار أمريكي وذلك عندما تم اكتشاف أن المادة الوراثية المعدلة المأخوذة من الأكاسيا الرئدية –وهي عشب يستخدم في تغطية ملاعب الجولف-كانت شركة سكوتس تجري اختبارات عليها موجودة في نباتات أخرى قريبة من نفس الجنس (جنس أغروستيس) وأعشاب أخرى أصلية في محيط يبلغ مداه 21 كم (13 ميلا) عن ميدان الاختبار وقد أطلقت هذه المادة في الجو عندما تم قص العشب الطازج في مهب الريح.
أشار أنصار الكائنات المعدلة وراثيا إلى أن العملية التي تسمى بالتهجين ليست بالحديثة فنفس الشيء يحدث مع أي صنف محصول جديد متاح للتلقيح حيث يمكن تهجين السمات الجديدة التي تم إنتاجها في محاصيل نباتات مجاورة لنفس الأنواع وفي بعض الحالات قد تكون هذه الأنواع من النوع البري وثيق الصلة بها. يشير المدافعون عن تقنية التعديل الوراثي إلى أن كل محصول معدل وراثي يخضع للتقييم حالة بحالة لتحديد إن كانت هناك أي مخاطرة متعلقة بتهجين السمات المعدلة وراثيا في مجموعات من النباتات البرية. ولا تعتبر حقيقة أن النبات المعدل وراثيا قد يتم تهجينه مع نبات آخر بري ذي صلة مخاطرة في حد ذاتها ما لم يكن لمثل هذا التهجين أثر سلبي. في حالة إن تم تهجين خلة مقاومة مبيدات الأعشاب في نبات بري ذي صلة فيمكن التنبؤ أن مثل هذا الأمر لن يكون له أي آثار إلا في المناطق التي يتم رش المبيدات فيها كالمزارع مثلا، وإذن يمكن أن يتدبر المزارع أمره عن طريق تدوير المبيدات في هكذا حالة.
يمول الاتحاد الأوروبي برامج بحثية مثل كو-إكسترا تبحث في خيارات وتقنيات التعايش بين الكائنات المعدلة وراثيا والمزارع بمفهومها التقليدي وتشمل هذه الأبحاث استراتيجيات الاحتواء الحيوي و ضوابط أخرى لمنع التهجين والسماح بتطبيق فكرة التعايش. إذا ما تم تهجين الجينات التي لها براءة اختراع -ولو عن طريق الخطأ- في مجالات اقتصادية أخرى وقام شخص ما باختيار النباتات المهجنة بقصد الزراعة المتتابعة فإن لحامل البراءة الحق بالتحكم في استخدام المحاصيل التي تنتج عن مثل هذه العملية وقد دعم هذا القانون في القضاء الكندي في قضية مونسانتو كندا ضد سكميسر.
المدمر والخائن
يعتبر الجدل الخاص بالتقنية التي تسمى "حماية التقنية" وفي راوية أخرى "المدمّر" أحد أكثر أنواع الجدل المثبتة حول هذا الموضوع. قد تسمح هذه التقنية غير التجارية بإنتاج محاصيل الجيل الأول والتي لن تنتج بذورا في الجيل الثاني وذلك لأن النباتات ستنتج بذورا عقيمة. تمتلك شركة دلتا وأرض الصنوبر بالاشتراك مع وزارة الزراعة الأمريكية حقوق اختراع التقنية الجينية المعروفة باسم "المدمر" وقد ابتاعت شركة مونسانتو هذه الشركة في أغسطس عام 2006. وبنفس الطريقة تقريبا فإن التقنية الخاصة بالخلة الافتراضية والتي تدعى بالجين الإنهائي (Genetic Use Restriction Technology) وتعرف أيضا بالخائن أو T-guts تتطلب تطبيق المادة الكيماوية للمحاصيل المعدلة وراثيا لتنشيط السمات المهندسة وراثيا. وتهدف هذه التقنية للحد من انتشار النباتات المعدلة جينيا وإلزام المزارعين بالدفع سنويا لإعادة تفعيل السمات المهندسة وراثيا في محاصيلهم. تعمل شركات مثل مونستانتو وأسترا زينيكا على تطوير تقنية GURT .
إضافة إلى حماية تقنية الملكية تجاريا في محاصيل التلقيح الذاتي مثل فول الصويا (وهي مسألة ما زالت مستمرة عموما) فإنه يوجد غرض آخر للجين المدمر وهو منع هروب السمات المعدلة وراثيا من محاصيل التلقيح الخلطي إلى أنواع برية عن طريق تعقيم أي نباتات هجينة تنتج عن هذه العملية. إن بعض الجماعات المناصرة للبيئة -برغم اعتبارها أن تهجين النباتات المعدلة وراثيا هي عملية خطرة- قد شعرت أن هذه التقنية قد تمنع إعادة استخدام البذور من جهة المزارعين الذين يقومون بزرع مثل هذه الأصناف المدمرة في العالم النامي ما هي ظاهريا إلا وسيلة لاختبار إدعاءات أصحاب براءة الاختراع ومع هذا فقد رحبت الجماعات البيئية بالجين المدمر كوسيلة لمنع المحاصيل المحورة وراثيا من الاختلاط مع المحاصيل الطبيعية.
غالبا ما استخدمت البذور المهجنة في الدول المتقدمة قبل إنتاج المحاصيل المعدلة وراثيا بفترة طويلة؛ وبما أنه لا يمكن الاحتفاظ بالبذور المهجنة تعتبر عملية شراء بذور جديدة كل عام عملية زراعية متعارف عليها.
هناك تقنيات تتطور وتحتوي جينات معدلة وراثيا بطرق بيولوجية ويمكن لها أن تعطي بذورا مثمرة باستخدام وظائف ترميم الخصوبة. تم تطوير مثل هذه الطرق بواسطة برامج أبحاث يرعاها الاتحاد الأوروبي وتعتبر برامج كو-إكسترا وترانسكونتينر من ضمنها.
الدعم والمعارضة الحكوميان
أستراليا
قامت العديد من ولايات أستراليا بوضع قيود على محاصيل الغذاء المعدلة وراثيا ابتداء من عام 2003. برغم ذلك وفي آواخر عام 2007 فإن ولايات نيو ساوث ويلز وفيكتوريا قامت برفع هذه القيود بينما قامت أستراليا الغربية بإزالة قيودها في ديسمبر من عام 2008 فيما لا زالت جنوب أستراليا مستمرة في عملية الحظر. مددت تاسمانيا الحظر حتى نوفمبر عام 2014 وسمحت ولاية كوين لاند بإنماء محاصيل معدلة وراثيا منذ العام 1995 ولم تكن لها قيود على المحاصيل المعدلة وراثيا أبدا
كندا
في عام 2005، قامت اللجنة الدائمة لحكومة جزيرة الأمير إدوارد في كندا بعمل تقييم لمقترح لمنع إنتاج الكائنات المعدلة وراثيا في المقاطعة. لم يتم تمرير قرارا الحظر وذلك لأنه بحلول شهر يناير من العام 2008 كان استخدام المحاصيل المعدلة وراثيا يزداد باستمرار في الجزيرة كما وتعتبر ماين لاند كندا واحدة من أعظم منتجي الكانولا المعدلة وراثيا
اليابان
حتى عام 2009، لم توجد أي زراعة تجارية لأي نوع من الغذاء المعدل وراثيا في اليابان فلطالما قاوم المستهلكون كلا من واردات ومحاولات زراعة الكائنات المعدلة وراثيا في البلاد وذلك بسبب النجاح الفائق لحملات مجموعات المستهلك والجماعات البيئية مثل اتحاد مستهلكي اليابان والسلام الأخضر في اليابان إضافة إلى الحملات المحلية. أما في هوكايدو فقد جعلت لوائح خاصة من المستحيل نظريا زراعة الكائنات المعدلة وراثيا وكأنها كلمة لا صريحة!. جمعت حملة GMO أكثر من 200.000 توقيع لمعارضة زراعةGMO.ساهم اتحاد مستهلكي اليابان مع منظمات يابانية أخرى غير حكومية في مؤتمر تنوع الكوكب في بون بألمانيا من 12-16 مايو، 2008 وهو لقاء عالمي عن مستقبل الغذاء والزراعة مع تظاهرة تحتفي بالتنوع الحيوي وتعارض GMO. "لسنا فقط بحاجة إلى شبكات بين الناس بل بين الناس والنباتات والناس وكوكب الأرض" كما سجل كوكيتسو ميشيو من اتحاد المستهلكين في اليابان
لطالما حدث التلقيح الخلطي في اليابان وذلك عن طريق استيراد الكانولا (زيت بذور اللفت) من كندا. يمكن العثور على الكانولا المعدلة وراثيا نامية بشكل وحشي حول الموانئ والطرق المؤدية إلى شركات زيت الطعام الكبرى. تم إيجاد بذور الكانولا المستوردة لتكون أصنافا معدلة وراثيا وهذا يشمل أصناف Roundup Ready وLiberty Link التي لا تنمو في اليابان كما وتم إخطار النشطاء والجماعات المحلية وحملة لا! للتعديل الوراثي وآخرين بأن المحاصيل المعدلة وراثيا قد تضر بالتنوع الحيوي وتسبب ضررا لا يمكن إصلاحه. أقر تقرير صادر عن المعهد الوطني الياباني للدراسات البيئية بأنه قد تم التعرف على نباتات الكانولا المعدلة وراثيا والمقاومة للمبيدات في 5 أو 6 موانئ يابانية تم جمع العينات منها.
قامت مجموعة من الجماعات اليابانية بتقديم طلبات إلى تقييم غرب أستراليا الخاص بقانون المناطق الحرة المعدلة وراثيا لسنة 2003. وتشمل هذه المجموعات اتحاد نادي مستهلكي سيكاتسو التعاوني واتحاد مستهلكي اليابان أيضا. تعتبر سيكاتسو مجموعة تظل 29 ناديا تعاونيا للمستهلك ولجارشات الزيت التي تتبعها مثل مطحنة زيت أوكامورا المحدودة وشركة زيت يونيزاوا المحدودة أيضا وجميعها تنتهج سياسة منع استخدام نبات الكانولا المعدل وراثيا. امتنعت الجماعات عن استيراد الكانولا من كندا بعد أن بدأ ظهور الكانولا المعدلة وراثيا على الساحة وذلك عندما صار من المستحيل أن يضمن التلقيح الخلطي خلو واردات كندا من الكانولا المعدلة وراثيا
باكستان
تدعم الحكومة في باكستان استخدام البذور المهجنة ومع ذلك فإن شركة مونسانتو قد حاولت بيع بذورها المهجنة لمحاصيل مهمة كالقمح والرز عن طريق الحكومة. على الرغم من أن إنتاج المحاصيل كان سيزداد، فإن ذلك كان سيجعل الشعب الباكستاني معتمدا على بذور تنتجها شركة واحدة ولم تتم الموافقة على العقد أبدا.
نيوزيلندا
مقالة مفصلة: الهندسة الوراثية في نيوزيلندا لم تتم زراعة أي غذاء معدل وراثي في نيوزيلندا ولم تتم الموافقة على استخدام أي أدوية تحوي كائنات معدلة وراثية حية؛ وبرغم ذلك تم السماح ببيع أدوية صنعت من كائنات معدلة وراثية غير أنها لا تحوي كائنات على قيد الحياة وتم بيع أغذية مستوردة معدلة وراثيا كذلك.
الولايات المتحدة
مقالة مفصلة: الهندسة الوراثية في الولايات المتحدة في عام 2004، أصبحت مقاطعة ميندوسينو في كاليفورنيا أول مقاطعة في الولايات المتحدة تقوم بحظر إنتاج الكائنات المحورة وراثيا وقد تم إقرار النظام بغالبية بلغت 57%. فرضت مقاطعتا ترينتي ومارين في كالفورنيا حظرا على المحاصيل المحورة وراثيا أيضا بينما فشلت قرارات الحظر في مقاطعات بوت وليك وسان لويس أوبيسبو وهمبولت وسونوما وقام المشرفون في المقاطعات الغنية زراعيا مثل فرزنو وكيرن وكينغز وسولانو وسوتتر وتولير بتمرير قرارات تدعم هذه الممارسة.
زامبيا
أطلقت حكومة زامبيا حملة لزيادة التوعية حيال فوائد التقنية الحيوية والتي تتضمن المحاصيل المحورة وراثيا وذلك بغرض تغيير الرأي العام السلبي تجاهها.
البلدان الأفريقية الأخرى
قامت السوق المشتركة لشرق وجنوب أفريقيا (COMESA) وبعد 10 سنين من المفاوضات بتقديم مسودة سياسة خاصة بالكائنات المحورة وراثيا في عام 2010. تم إرسال هذه السياسة المقترحة للحكومات الـ19 جميعها بغرض طلب المشورة في سبتمبر 2010. وتحت هذه السياسة فإن الدولة العضوة التي ترغب في زراعة محصول جديد محور وراثيا سيتوجب عليها إبلاغ COMESA التي يعمل بها عدد كاف من الخبراء العلميين الذين سيقررون مدى سلامة المحصول للبيئة والبشر؛ وحتى هذه اللحظة فإن عددا قليلا من هذه الدول تمتلك موارد لاتخاذ قراراتها الخاصة. بمجرد أن تتخذ السوق قراراها فسيتم ضمان إعطاء الإذن بزراعة المحصول في الدول الأعضاء جميعها وستحتفظ جميع هذه الدول بالحق في عدم زراعة المحصول في أراضيها إن لم ترغب في ذلك
فرنسا
منعت زراعة ذرة MON 810 في فرنسا في فبراير من العام 2008 وكان هذا النبات هو المحصول الوحيد المحور وراثيا والذي سمح بزراعته في البلد ويمكن أخذ تدابير وقائية من آثار هذا النبات بمجرد الإحاطة بأعراضه الجانبية على صحة الإنسان. في عام 2010 قالت ماريون غوليو رئيس المعهد الوطني للبحوث الزراعية وواحدة من أهم الباحثين في مجال المزارع بأنها لا تستطيع الاستمرار في العمل أكثر من ذلك على الكائنات المعدلة وراثيا الجديدة وذلك بسبب الارتياب المنتشر حيالها الذي وصل إلى حد العداء الذي واجه به المستهلكون الأوروبيون هذه التقنية.
ألمانيا
فرضت ألمانيا حظرا على زراعة وبيع الذرة المحورة وراثيا في أبريل عام 2009.
بلدان أوروبية أخرى
كانت ذرة MON 810 أول محصول محور وراثيا تمت زراعته في أوروبا. تمت الموافقة على الخطوط الابتدائية لإنتاج الذرة في 1997 وبحلول عام 2009 تمت زراعة 76,000 هكتارا من نوع الذرة هذا في إسبانيا (يمثل هذا النوع 20% من إنتاج الذرة في إسبانيا). تم إنتاج كميات صغيرة من هذه الذرة في جمهورية التشيك وسلوفاكيا والبرتغال ورومانيا وبولندا إضافة إلى فرنسا وألمانيا فإن دولا أوروبية أخرى فرضت قيودا على زراعة وبيع الكائنات المحورة وراثيا في النمسا والمجر واليونان ولوكسمبورغ. حظرت أيرلندا أيضا زراعة المحاصيل المحورة وراثيا ودشنّت تسمية اختيارية لمنتجات الأغذية الخالية من الكائنات المحورة وراثيا.. حاولت بولندا أيضا فرض حظر على المنتجات المعدلة وراثيا وجوبهت برد فعل عنيف من المفوضية الأوروبية كما ومنعت بلغاريا بنجاح زراعة النباتات المحورة وراثيا في الثامن عشر من مارس، 2010.
وافقت المفوضية الأوروبية في الثاني من مارس عام 2010 على زراعة أنواع ثانية من المحاصيل المحورة جينيا وهي بطاطا سميت بأمفلورا بغرض استخدامها صناعيا في الاتحاد الأوروبي وقد تمت زراعتها في ألمانيا والسويد وجمهورية التشيك في ذات السنة أصدرت المفوضية الأوروبية توصية في ال13 من يوليو لعام 2010 تقضي بإمكانية أن يكون بمقدور الاتحاد الأوروبي حظر زراعة محاصيل محددة معدلة وراثيا في ولايات الاتحاد مستقبلا والتي حظيت بالموافقة العلمية على مستوى الاتحاد الأوروبي حيث يمكن تبرير هذا الحظر بناء على قواعد ثقافية واقتصادية أو أخلاقية برغم ذلك فإن عملية موافقة الاتحاد الأوروبي على استيراد المحاصيل المحورة وراثيا وتصنيف منتجات الطعام المعدل وراثيا بقيت واقفة في مكانه
انظر أيضاً
روابط من ويكبيديا
- استخدام التقانة الحيوية في تصنيع الأدوية
- بيو ستيل
- كمير (وراثة)
- اكتشاف الكائنات المعدلة وراثيا
- النعجة دولي
- انسياب المورثات
- تجميعة الجينات
- اندثار وراثي
- تلوث وراثي
- غذاء معدل جينيا
- جدل حول الأغذية المعدلة وراثيا
- غلو فيش
- هرمان الثور
- نقل الجينات الأفقي
- بكتيريا الجليد السالبة
- كائنات حية محورة (بيولوجيا)
- زراعة عضوية
- أطعمة عضوية
- بيرسي شميزر
- زراعة مستدامة
- شركة قراءة الخدمات العلمية
- الإكثار الدقيق
- أحياء تخليقية
- نقل الجينات بواسطة الحيوانات المنوية
- الخط الزمني للكائنات المعدلة وراثيا
- المورث العابر
الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية
عناصر الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية ( Genetic Engineering) وتسمى أيضاً بالتعديل الوراثي هي تلاعب إنساني مباشر بالمادة الوراثية للكائن الحي بطريقة لا تحدث في الظروف الطبيعية وتتضمن استخدام الدنا المؤشب غير أنها لا تشمل التربية التقليدية للنباتات والحيوانات والتطفير ويعتبر أي كائن حي يتم إنتاجه باستخدام هذه التقنيات كائنا معدلا وراثيا. كانت البكتيريا هي أول الكائنات التي تمت هندستها وراثيا في عام 1973 ومن ثم تليها الفئران في عام 1974، وقد تم بيع الإنسولين الذي تنتجه البكتيريا في العام 1982 بينما بدأ بيع الغذاء المعدل وراثيا منذ العام 1994.
إن الهندسة الوراثية هي التقنية التي تتعامل مع الجينات، البشرية منها والحيوانية بالإضافة إلى جينات الأحياء الدقيقة، أو الوحدات الوراثية المتواجدة على الكروموسومات فصلاً ووصلاً وإدخالاً لأجزاء منها من كائن إلى آخر بغرض إحداث حالة تمكن من معرفة وظيفة (الجين) أو بهدف زيادة كمية المواد الناتجة عن التعبير عنه أو بهدف استكمال ما نقص منه في خلية مستهدفة.
يتطلب الشكل الأكثر شيوعا من الهندسة الوراثية إدخال مادة وراثية جديدة في موقع غير محدد من جين العائل. يمكن تحقيق ذلك عن طريق عزل ونسخ المادة الوراثية ذات العلاقة، وتوليد بناء يتضمن كل العناصر الجينية بغرض الحصول على تعبير وراثي صحيح ومن ثم إدخال هذا البناء في الكائن العائل. تحتوي الأشكال الأخرى من الهندسة الوراثية استهداف الجين وضرب جينات محددة باستخدام النيوكلييزيز (Nucleases) المهندس مثل نكلياز أصبع الزنك (Zinc-Finger Nuclease) أو أنزيمات التوجيه (Homing Endonucleases) المعدلة وراثيا.
طبقت تقنيات الهندسة الوراثية في مجالات عدة تتضمن البحث والتقنيات الحيوية والطب، ويتم حاليا إنتاج أدوية مثل الإنسولين وهرمون النمو البشري في البكتيريا، استخدمت فئران التجارب مثل فأر الأورام (OncoMouse) والفئران المعطلة وراثيا (Knockout Mouse) لأغراض البحث العلمي وإنتاج المحاصيل المقاومة للحشرات و-أو المحاصيل المتحملة للمبيدات تم تسويقها تجاريا.
تم تطوير نباتات وحيوانات مهندسة وراثيا قادرة على إنتاج عقاقير أقل تكلفة من الطرق الحالية باستخدام طريقة التقنيات الحيوية (وتدعى بالصيدلة البيولوجية أو الحيوانية)، وفي عام 2009 قامت إدارة الأغذية والعقاقير بالموافقة على بيع البروتين الدوائي الذي يدعى مضاد الثرومبين (Antithrombin) والذي يتم إنتاجه في حليب الماعز المهندس وراثيا.
عناصر الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية ( Genetic Engineering) وتسمى أيضاً بالتعديل الوراثي هي تلاعب إنساني مباشر بالمادة الوراثية للكائن الحي بطريقة لا تحدث في الظروف الطبيعية وتتضمن استخدام الدنا المؤشب غير أنها لا تشمل التربية التقليدية للنباتات والحيوانات والتطفير ويعتبر أي كائن حي يتم إنتاجه باستخدام هذه التقنيات كائنا معدلا وراثيا. كانت البكتيريا هي أول الكائنات التي تمت هندستها وراثيا في عام 1973 ومن ثم تليها الفئران في عام 1974، وقد تم بيع الإنسولين الذي تنتجه البكتيريا في العام 1982 بينما بدأ بيع الغذاء المعدل وراثيا منذ العام 1994.
إن الهندسة الوراثية هي التقنية التي تتعامل مع الجينات، البشرية منها والحيوانية بالإضافة إلى جينات الأحياء الدقيقة، أو الوحدات الوراثية المتواجدة على الكروموسومات فصلاً ووصلاً وإدخالاً لأجزاء منها من كائن إلى آخر بغرض إحداث حالة تمكن من معرفة وظيفة (الجين) أو بهدف زيادة كمية المواد الناتجة عن التعبير عنه أو بهدف استكمال ما نقص منه في خلية مستهدفة.
يتطلب الشكل الأكثر شيوعا من الهندسة الوراثية إدخال مادة وراثية جديدة في موقع غير محدد من جين العائل. يمكن تحقيق ذلك عن طريق عزل ونسخ المادة الوراثية ذات العلاقة، وتوليد بناء يتضمن كل العناصر الجينية بغرض الحصول على تعبير وراثي صحيح ومن ثم إدخال هذا البناء في الكائن العائل. تحتوي الأشكال الأخرى من الهندسة الوراثية استهداف الجين وضرب جينات محددة باستخدام النيوكلييزيز (Nucleases) المهندس مثل نكلياز أصبع الزنك (Zinc-Finger Nuclease) أو أنزيمات التوجيه (Homing Endonucleases) المعدلة وراثيا.
طبقت تقنيات الهندسة الوراثية في مجالات عدة تتضمن البحث والتقنيات الحيوية والطب، ويتم حاليا إنتاج أدوية مثل الإنسولين وهرمون النمو البشري في البكتيريا، استخدمت فئران التجارب مثل فأر الأورام (OncoMouse) والفئران المعطلة وراثيا (Knockout Mouse) لأغراض البحث العلمي وإنتاج المحاصيل المقاومة للحشرات و-أو المحاصيل المتحملة للمبيدات تم تسويقها تجاريا.
تم تطوير نباتات وحيوانات مهندسة وراثيا قادرة على إنتاج عقاقير أقل تكلفة من الطرق الحالية باستخدام طريقة التقنيات الحيوية (وتدعى بالصيدلة البيولوجية أو الحيوانية)، وفي عام 2009 قامت إدارة الأغذية والعقاقير بالموافقة على بيع البروتين الدوائي الذي يدعى مضاد الثرومبين (Antithrombin) والذي يتم إنتاجه في حليب الماعز المهندس وراثيا.
تعريف الهندسة الوراثية
تقوم الهندسة الوراثية بتعديل التركيب الوراثي لكائن حي باستخدام تقنيات تُقدّم المادة وروثية التي تحضّر خارج الكائن الحي إما مباشرة داخل العائل أو داخل خلية تدمج أو تهجن مع العائل. تتطلب هذه العملية استخدام تقنيات الحمض النووي المؤشب (الدنا أو الرنا) لتشكيل تركيبات جديدة من المادة الجينية الموروثة متبوعة باختلاط هذه المادة إما بطريقة غير مباشرة باستخدام نظام ناقل أو مباشرة عبر تقنيات التلقيح المجهري وحقن الماكرو والكبسلة الدقيقة. لا تتضمن الهندسة الوراثية التربية التقليدية للنباتات والحيوانات والتخصيب في المختبر وتقديم تعدد الصيغ الصبغية والطفرات وتقنيات دمج الخلايا التي لا تستخدم الأحماض النووية المؤشبة أو الكائنات الحية المعدلة وراثيا في العملية يمكن استخدام الهندسة الوراثية ضمن أبحاث الاستنساخ والخلايا الجذعية مع أنها لا تعتبر هندسة وراثية إلا أنها وثيقة الصلة بها علم الأحياء التخليقي هو نظام ناشئ والذي يتقدم بالهندسة الوراثية خطوة إلى الأمام عن طريق تقديم المادة الوراثية المخلّقة صناعيا من مواد خام إلى كائن حي
إذا ما أضيفت مادة وراثية من أنواع أخرى إلى العائل؛ فإن الكائنات الناتجة تدعى بالمعدلة وراثيا. أما إن كانت المادة الوراثية التي استخدمت هي من نفس النوع أو من نوع يمكن له أن يتناسل طبيعيا مع العائل فإن الكائن الناتج يدعى بالكائن ذي الصلة (Cisgenesis) يمكن استخدام الهندسة الوراثية أيضا في إزالة المادة الوراثية من الكائن الهدف مما يخلق كائنا معطّلا. يعتبر التعديل الجيني في أوروبا مرادفا للهندسة الوراثية بينما يستخدم نفس اللفظ داخل الولايات المتحدة الأمريكية للدلالة على طرق التكاثر التقليدية
النظرة التاريخية
تمكّن البشر من تعديل جينومات الأنواع لآلاف السنين عبر الانتخاب الاصطناعي وباستخدام التطفير حديثا. لم تتواجد الهندسة الوراثية كمفهوم التلاعب المباشر الذي يمارسه البشر على الدنا خارج نطاق التناسل والطفرات إلا منذ عام سبعينيات القرن الماضي. صيغ مصطلح "الهندسة الوراثية" لأول مرة بواسطة جاك ويليامسون في رواية الخيال العلمي جزيرة التنين التي نشرت عام وقد كان كل من ألفريد هيرشي ومارثا تشيس قد أكدا دور الدنا في الوراثة قبل ذلك بسنة كما وأثبت جيمس واتسون وفرانسييس كريك أن جزيء الدنا ذو تركيب حلزوني مزدوج قبل ذلك بسنتين.
في عام 1972 أنشأ بول بيرغ أول جزيئات دنا مؤشبة بواسطة الدنا المجمّع من الفيروس القردي SV40 إضافة إلى ذلك المأخوذ من فيروس اللمدا اخترع كل من هيربرت بويرز وستانلي كوهين أول كائن حي معدل وراثيا (Transgenic) في عام 1973 عن طريق إدخال جينات مقاومة للمضادات الحيوية في بلازميد بكتيريا الإشريكية القولونية. بعد ذلك بعام، صنع رودلف جانيسش فأرا معدلا جينيا عن طريق تقديم دنا غريب في جنين الفأر جاعلا منه أول حيوان معدل جينيا في العالم. في عام 1976 تم تأسيس شركة غينيتيك وهي أول شركة هندسة جينية أسسها هيربرت بوير وروبرت سوانسون وبعد ذلك بعام أنتجت الشركة هرمونا بشريا (سوماتوستاتين) في الإشريكية القولونية. أعلنت غينيتيك إنتاج الإنسولين البشري المهندس وراثيا في العام 1978. في عام 1980، أصدرت المحكمة العليا للولايات المتحدة الأمريكية في قضية دياموند ضد تشاكارباتي حكما يقضي بإمكانية أن يكون للحياة المعدلة جينيا براءة اختراع. تمت الموافقة على التصريح بإنتاج الإنسلوين الذي تنتجه البكتيريا ويدعى بالهوملوين بواسطة إدارة الغذاء والدواء في عام 1982.
جرت محاولات التجارب الميدانية لإنتاج النباتات المعدلة وراثيا في فرنسا والولايات المتحدة في عام 1986 حيث تمت هندسة نباتات التبغ بغرض جعلها مقاومة لمبيدات الأعشاب كانت جمهورية الصين الشعبية أول دولة تسوق النباتات المعدلة وراثيا مقدمة تبغا مقاوما للفيروسات في عام 1992 في عام 1994 حصلت شركة مونسانتو على الموافقة على تسويق طماطم Flavr Savr تجاريا وهي طماطم تمت هندستها لتمتلك فترة صلاحية أطول (shelf life) في عام 1994 وافق الاتحاد الأوروبي على التبغ المهندس وراثيا ليكون مقاوما لمبيد الأعشاب برومينال مما يجعله أول محصول مهندس جينيا في أوروبا. في عام 1995، أعلنت وكالة حماية البيئة أن بطاطا بت بوتاتو (Bt Potato) آمسة مما يجعلها أول مبيد حشري للمحاصيل تتم الموافقة عليه في الولايات المتحدة. في عام 2009 تمت زراعة 11 محصولا معدلا وراثيا في 25 دولة بغرض تسويقها وكانت الدول التي تمتلك أكبر مساحات مزروعة هي الولايات المتحدة والبرازيل والأرجنتين والهند وكندا والصين والبوروغواي وجنوب أفريقيا
في عام 2010، أعلن العلماء في معهد ج. كريغ فينتر أنهم قد أنشأوا أول جينوم بكتيري مخلّق وأضافوه إلى خلية لا تحتوي أي دنا، وكان الجرثوم الناتج والمسمى سينثيا أول شكل من الحياة المخلقة في العالم
مع اكتشاف الكروموسومات تم التوصل إلى معرفة الجينات على أنها أشرطة مسجل عليها صفات الكائن أو الخلية المادية. وهذه الجينات ما هي إلا سلم مزدوج من الحمض الريبي النووي منقوص الأوكسجين DNA كما يعرف بحامل الشيفرات الوراثية.
1- أن DNA هو حامل الشفرة الوراثية.
2- أن الصفات التي يحملها تترجم منه إلى بروتينات تتجسد على هيئة الصفة المطلوب تنفيذها.
3- أن كل خيط يمكن أن يكون قالباً يتكون عليه خيط جديد يتزاوج معه مستخدماً وحداته البنائية من السيتوبلازم.
4- أنه يمكن قطع ووصل هذا اللولب المزدوج بوسائل تقنية متعددة وفي أماكن مختلفة. كما يمكن بسهولة فصل زوجي اللولب.
5- أنه يمكن قص ولصق قطعة منه من مكان لآخر.
6- أن تغييراً أو تدميراً يشوه هذا النظام يؤدي إلى: إما نتيجة قاتلة للكائن أو حالة مرضية مترتبة على تعطل صفة من صفاته والتي تختلف من حيث أهميته
7- إن تركيب DNA ومكوناته هي [ سكر، وأدنين، وفوسفات ] وهذه التركيبة مشتركة في جميع الكائنات من الأحياء الدقيقة إلى الفيل.
كيفية إجراء الهندسة الوراثية
مجموعة من الكينيين يفحصون محاصيل مقاومة للحشرات
تتم الهندسة الوراثية بعدة طرق تكون بشكل أساسي مؤلفة من 4 خطوات:
1- عزل الجين المرغوب: يتم العزل من خلال تحديد الجين المرغوب إدخاله إلى الخلايا من خلال معلومات مسبقة عن المورثات والتي يتم الحصول عليها إما من خلال عمل مكتبات من دنا متمم أو gDNA ومن ثم تتم مضاعفة هذه الجينات باستخدام تفاعل سلسلة البوليميرز.
2- إدخال أو تحميل الجين المرغوب في حامل مناسب مثل بلازميد. كما يمكن استخدام حوامل أخرى مثل الحوامل الفيروسية أو الليبوزوم.
3- إدخال الحامل في خلايا المتعضية المراد تعديلها، وتتم بعدة طرق منها بندقية الدنا.
4- عزل وفصل الخلايا أو المتعضيات التي تعدلت وراثياً بنجاح عن الطبيعية. ويتم ذلك بعدة طرق منها: استخدام مسبار الدنا للتحري عن الجين المدخل أو باستخدام المعلمات التمييزية (Selectable Marker) للتحري عن صفة مقاومة موجودة مع الحامل وتكون مميزة بمقاومتها لصفة معينة كالمعلمات التمييزية التي تكسب مقاومة لمضاد حيوي معين.
عزل الجين
في البداية، يتم اختيار وعزل الجين المراد إدخاله في الكائن المعدل وراثيا. توفر معظم الجينات المنقولة إلى النباتات حاليا نوعا من الحماية ضد الحشرات أو المرونة ضد المبيدات الحشرية كما أن معظم الجينات التي تستخدم في الحيوانات هي الجينات الخاصة بهرمونات النمو. يتم عزل الجين بمجرد اختياره ويتطلب هذا عادة مضاعفة الجين باستخدام تفاعل سلسلة البلمرة (PCR). إذا ما كان الجين المختار أو جينوم الكائن الواهب مدروسا بشكل جيد فيمكن حينها تقديمهما في المكتبة الوراثية أما إذا ما كانت سلسلة الدنا معروفة مع عدم توفر نسخ من الجين فيمكن تخليقه صناعيا، وبمجرد عزل الجين يتم إدخاله إلى بلازميد بكتيري.
تجهيز المتراكبات الوراثية
يجب جمع الجين المراد إدخاله في الكائن المعدل جينيا مع باقي العناصر الجينية وذلك كي تعمل بشكل فعال ويمكن تعديل الجين عند هذه المرحلة أيضا وذلك لحصول على تعبير أو فعالية أفضل. فضلا عن الجين الذي سيتم إدخاله فإن معظم بناء الدنا يحوي محفّزا ومنطقة غالقة كجين المعلمات التمييزية. تبدأ منطقة المحفز نسخا للجين ويمكن استخدامه للسيطرة على موقع ومستوى تعبير الجين، بينما تنهي منطقة الغلق النسخ. تمنح المعلمات التميزية في معظم الحالات مقاومة للمضادات الحيوية للكائن الحي الذي تعبّر فيه وهو من الأهمية بمكان لتحديد ما هي الخلايا التي ستتحول إلى جين جديد. تبنى متراكبات الدنا باستخدام تقنيات الدنا المؤشب مثل الهضم المحدود وعملية ربط الدنا والاستنساخ الجزيئي
الجينات المستهدفة
مقالة مفصلة: الجينات المستهدفة
يتطلب الشكل المتعارف عليه من الهندسة الجينية إدخال مادة وراثية جديدة عشوائيا داخل جينوم العائل. تسمح التقنيات الأخرى للمادة الجينية الجديدة بأن تدخل في موقع محدد من جينوم العائل أو إنتاج طفرات في الموقع الجيني المرغوب قادرة على تعطيل جينات أصلية. تستخدم تقنيات استهداف الجين التأشيب المماثل لاستهداف التغيرات المطلوبة المستهدفة وعامة يتطلب استخدام المعلمات التمييزية. يمكن تحسين تكرارات استهداف الجين بشكل كبير جدا باستخدام النيوكليزيز المهندسة مثل نيوكليزيز أصبع الزنك ونيوكليزيز التوجيه المهندسة أو تلك التي تصنع من مؤثرات تال يستخدم النيوكلييزيز المهندس إضافة إلى تحسين استهداف الجين في تقديم الطفرات في الجينات الأصلية التي تولّد جينا معطلا
ال تحول (وراثة)
بكتريا أجرعية مورمة تربط نفسها إلى الخلية الصحيحة
.
تستطيع حوالي 1 بالمئة من البكتيريا استغلال الدنا الغريب بشكل طبيعي ولكن يمكن حث هذا الدنا أيضا في بكتيريا أخرى يمكن أن يتسبب إجهاد البكتيريا مثلا باستخدام صدمة حرارية أو كهربائية في جعل غشاء الخلية منفذا للدنا الذي قد يتحد مع جينوم الخلية أو يتواجد على شكل دنا خارج صبغي. يتم إدخال الدنا عادة إلى خلايا الحيوان باستخدام التلقيح المجهري، حيث يمكن حقنه داخل الغلاف النووي للخلايا داخل النواة مباشرة أو عبر استخدام النواقل الفيروسية. يتم إدخال الدنا في النباتات عادة باستخدام تأشيب الأجرعية المتوسط أو البيولستية
في تأشيب الأجرعية-المتوسط يجب أن يحتوي تركيب البلازميد أيضا على الدنا الناقل. تقوم الأجرعية بإدخال الدنا بشكل طبيعي من البلازميد المستحث على تكوين الأورام إلى أي جينوم نبتة سريع التأثر يصيبه بالعدوى مما يسبب أمراض تدرن التاج (Crown Gall). تعد منطقة الدنا الناقل من هذا البلازميد مسؤولة عن إدخال الدنا. يتم استنساخ الجينات التي سيتم إدخالها إلى نواقل ثنائية والذي سيحوي الدنا الناقل ويمكن أن ينمو في كل من الإشريكية القولونية والأجرعية. بمجرد بناء الناقل الثنائي يتم تحويل البلازميد إلى أجروباكتيرم لا يحتوي على أي بلازميدات وتتم إصابة خلايا النباتات بالعدوى. سيتم عندها إدخال الأجرعية في المادة الوراثية لخلايا النباتات
أثناء عملية البيولستية يتم تغليف جزيئات الذهب أو التنغستون بالدنا ومن ثم إطلاقها إلى خلايا نبات أصغر عمرا أو جنين نبتة. بعض المادة الوراثية سيدخل إلى الخلية وينقل هذه الجزيئات. يمكن استخدام هذه الطريقة في النباتات التي ليست حساسة لعدوى الأجرعية والتي تسمح أيضا بتحويل بلاستيدات النبات. توجد طريقة أخرى للتحويل تستخدم لتحويل خلايا النبات والحيوان وتدعى بالتثقيب الكهربائي. يتطلب التثقيب الكهربائي تعريض خلايا النبات أو الحيوان إلى صدمة كهربائية والتي قد تتسبب في جعل غشاء الخلية منفذا للدنا البلازميدي. في بعض الحالات ستتحد الخلايا المثقبة كهربائيا مع الدنا في الجينوم الخاص بها. وتبعا للدمج الحاصل للخلايا والدنا فإن فاعلية التحويل لكل من البيوليستية والتثقيب الكهربائي تكون أقل من تحويل الأجرعية المتوسط والتلقيح المجهري
الانتخاب
لا تتحول جميع خلايا الكائن الحي عند إدخال المادة الوراثية الجديدة ففي معظم الحالات فإن المعلمات التمييزية سيتم استخدامها للتفريق بين الخلايا المحوّلة وغير المحوّلة. إذا ما تم تحويل الخلية بنجاح باستخدام الدنا فإنها ستحتوي أيضا على الجين المؤشر. عن طريق إنماء الخلايا في حضور مضاد حيوي أو مادة كيميائية تنتخب أو تعلّم الخلايا التي تقدم ذلك الجين فإنه يصبح من الممكن فصل الأحداث المعدلة وراثيا عن غير المعدلة وتتطلب طريقة فحص أخرى استخدام مسبار الدنا والذي سيلتصق فقط بالجين المدخل. طورت عدد من الاستراتيجيات التي تسمح بإزالة المؤشر المختار من النبتة الناضجة المعدلة جينيا
التجديد
كلما تم تحوّل خلية مفردة داخل المادة الوراثية فلا بد أن ينمو الكائن مجددا من تلك الخلية. بما أن البكتيريا تتكون من خلية مفردة ويعاد إنتاجها بالاستنساخ فإن التجديد يغدو غير ضروري في هذه الحالة. يتم تحقيق هذا في النباتات عن طريق استخدام زراعة الأنسجة. ولكل نوع من النباتات مطالب مختلفة للتجديد الناجح باستخدام زراعة الأنسجة. وفي حالة نجاحها فالنبتة البالغة التي تنتج ستحوي مورثا عابرا أو جينا منقولا (Transgene) في كل خلية. يجب التأكد من أن الدنا المدخل في الحيوانات هو حاضر في الخلايا الجنينية الجذعية. عند إنتاج السلاسل يمكن التأكد من وجود الجين عن طريق الفحص. ستكون كل السلاسل الجيل الأول متغايرة الزايجوتات (Heterozygous) للجين المدخل ويجب أن تتزاوج هذه السلاسل لإنتاج حيوان متماثل.
التأكيد
توجد حاجة لإجراء فحوص إضافية باستخدام سلسلة تفاعل البلمرة واللطخة الجنوبية والاختبارات البيولوجية للتأكيد على أن تعبير الجين قد تم وبأنه يؤدي وظيفته بنجاح كما ويتم فحص ذراري الكائن أيضا لتأكيد أنه يمكن وراثة الظاهرة الشكلية وبأنها تتبع نمط وراثة مندل.
التطبيقات
للهندسة الجينية تطبيقات في الطب والأبحاث والصناعة والزراعة ويمكن أن تستخدم على نطاق واسع من النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة.
هنالك العديد من التطبيقات للهندسة الوراثية نذكر منها:
إنتاج بعض الأدوية بكميات كبيرة:يعتبر الإنسولين أول الأدوية البشرية المصنعة بطريق الهندسة الوراثية عام 1982.كما أُمكن من خلال هذه الهندسة الحصول على عامل التجلط البشري وعوامل إذابة الجلطة.
إنتاج الهرمونات بكميات وافرة: مثل هرمون النمو عند الإنسان.
إنتاج بعض اللقاحات مثل لقاح التهاب الكبد الفيروسي B.
إنتاج متعضيات معدلة وراثياً: مثل الخضروات المقاومة للطاعون والعدوى لجرثومية كما وتبقى طازجة لمدة أطول من الخضروات الطبيعية.
بعض الأمثلة:
جاء في مجلة العلوم الأمريكية مجلد 13 عدد 4 أبريل 1997 (ترجمة الكويت) ما يأتي:
في عام 1981 أوضح (W.J كوردن)وزملاؤه في جامعة يال : أن الجنين المخصب لفأريستطيع أن يدمج مادة جينية غريبة (DNA) في صبغياته (مورثاته) وبعدها جاء علماء من جامعة (أوهايو) الذين برهنوا أن الجين (وهو قطعة من DNA تحمل رموزاً لبروتين معين المأخوذ من الأرنب يمكن أن يؤدي وظيفته في الفأر بعد حقنه في جنين فأر وحيد الخلية) وكان من المدهش أن لاحظ العلماء أن DNA الغريب والمحقون من خلايا الأرنب إلى خلايا الفأر سرعان ما يتكامل مع صفات الفأر، ويحتمل أن تكون الخلية ميزته على أنه قطعة مكسورة من DNA الخاص بها والذي يحتاج إلى ترميم.
وفي 1987 ظهر اكتشاف هام آخر يتعلق بالحيوانات المحورة جينياً، فقد قام مجموعة من العلماء بابتكار وسائل لتنشيط الجينات الغريبة في الغدة الثديية للفأر كان من نتيجتها تكوين جزيئات بروتينية غريبة وإفرازها في حليب الفأر المحور جينياً.
وتمخضت هذه الأبحاث الفذة على إمكان إنتاج البروتين البشري (منشط البلازمينوجين) من خلال إدخال الجين البشري حامل هذه الصفة في الخلايا المنتجة للبن في حيوان مختار، لتكون النتيجة أن يخرج هذا البروتين بكميات كبيرة في لبن الحيوان لاستخدامه كوسيلة للعلاج في حالة نقص هذا البروتين في المرضى من البشر.
في الطب
يمكن استخدام الهندسة الوراثية في الطب لإنتاج الإنسلوين وهرمونات النمو البشري وعقار الفولليستيم (Follistim) (الذي يستخدم في معالجة الخصوبة) والألبيومين البشري والأضداد وحيدة النسيلة والعامل المضاد للهيموفيليا واللقاحات وغيرها من العقاقير الكثير يتطلب التلقيح عادة حقن أشكال مضعفة أو مقتولة أو غير فعالة من الفيروسات أو السميات في الشخص الذي يجري تمنيعه. يجري تطوير الفيروسات المهندسة جينيا بحيث تظل تمنح المناعة ولكنها تفتقر إلى التسلسل المعدي تدمج الخلايا سوية في الفئران المهجنة بغرض صنع الأضداد وحيدة النسيلة ويجري أنسنتها من خلال الهندسة الوراثية لصنع أضداد وحيدة النسيلة
تستخدم الهندسة الوراثية لصنعنماذج حيوانية للأمراض التي تصيب الإنسان وتعتبر الفئران المعدلة وراثيا هي أكثر النماذج شيوعا فيما يخص الحيوانات المعدلة جينيا حيث تم استخدامها لدراسة وتمثيل السرطان (فأر الأورام) والسمنة وأمراض القلب والسكري والتهاب المفاصل وتعاطي المخدرات والقلق والشيخوخة ومرض باركنسون ويمكن اختبار العلاجات المحتملة مقابل نماذج الفئران هذه. كما وتتم تربية الخنازير المعدلة جينيا بغرض زيادة نجاح عمليات نقل الأعضاء من الخنزير إلى الإنسان
إن العلاج الجيني ما هو إلا عبارة عن هندسة وراثية للبشر عن طريق استبدال جينات الإنسان المعيوبة بنسخ تعمل بكفاءة ويمكن أن يحصل هذا في الأنسجة الجسمية أو أنسجة الخط الجرثومي. إذا ما تم إدخال الجين إلى نسيج الخط الجرثومي فيمكن عندها تمريره إلى أحفاد ذلك الشخص تم استخدام العلاج الجيني لعلاج مرضى يعانون من أوجه القصور المناعي (عوز مناعي بشكل ملحوظ) فيما استمرت المحاولات لعلاج اضطرابات جينية أخرى ما زال نجاح العلاج الجيني محدودا إلى الآن وقد توفي مريض (ويدعى جيس غيلسينغر) خلال اختبار سريري لعلاج جديد هناك أيضا مخاوف أخلاقية بخصوص استخدام التقنية ليس فقط من أجل العلاج بل لتحسين وتعديل أو تغيير مظهر وتكيف وذكاء وشخصية أو تصرف الكائنات البشرية ربما يكون من الصعب الفصل بين العلاج والتطوير وتعتبر حركة تطلق على نفسها الما بعد إنسانيين تحسين الإنسان أمرا ممكنا.
في الأبحاث
فأر معدل وراثيا
صورة للخلايا البشرية التي يتم فيها دمج بعض البروتينات مع البروتينات الفلورسنتية الخضراء لتسمح بتصويرها.
تعتبر الهندسة الوراثية أداة مهمة للعلوم الطبيعية حيث يتم تحويل الجينات والمعلومات الجينية الأخرى من مجموعة واسعة من الكائنات إلى بكتيريا بغرض تخزين وتعديل وصنع بكتيريا معدلة وراثيا أثناء العملية: فالبكتيريا كائنات رخيصة تنمو بسهولة ويمكن استنساخها وتتضاعف بسرعة ومن السهل تحويلها نسبيا ويمكن تخزينها عند درجة حرارة 80 تحت الصفر إلى أجل غير مسمى تقريبا. بمجرد عزل الجين فإنه يمكن تخزينه داخل البكتيريا ليعطي مخزونا غير محدود لأغراض البحث العلمي.
تتم هندسة الكائنات الحية جينيا لاكتشاف وظائف جينات معينة. يمكن أن يؤثر هذا على النمط الظاهري للكائن الحي حيث يتم تعبير الجين أو ما هي الجينات الأخرى التي يتواصل معها.تتطلب هذه التجارب عادة فقدانا للوظيفة واكتسابها والتتبع والتعبير.
تجارب فقدان الوظيفة: وهي مشابهة لتجربة تعطيل الجين بحيث تتم هندسة الكائن الحي ليفتقد إلى نشاط واحد أو أكثر من الجينات. تتضمن تجربة التعطيل صنع ومعالجة بناء الدنا في المختبر والذي يتكون في التعطيل البسيط من نسخة من الجين المطلوب تم تعديله ليصبح غير وظيفي. تتحد الخلايا الجينية الجذعية بالجين المعدل الذي يستبدل النسخة الفاعلة الحالية بالفعل. يتم حقن هذه الخلايا الجذعية داخل البيلوستية والتي تزرع داخل الأمهات البديلات. يسمح هذا للشخص الذي يجري التجربة بتحليل العيوب التي تسببها هذه الطفرة ويحدد العلاج دور الجينات المحددة. يستخدم تحديدا في علم الأحياء النمائي.توجد طريقة أخرى -وتستخدم في الكائنات المفيدة مثل ذبابة الفاكهة- وهي تعمل على حث التعديلات في كثافة (تجمع) عال ومن ثم تفحّص السلالة بغرض البحث عن الطفرة المطلوبة. يمكن استخدام عملية مشابهة في حالة النباتات وبدائيات النواة.
تجارب اكتساب الوظيفة: النظير المنطقي للتعطيل؛ فتجري هذه التجارب بالتزامن مع تجارب التعطيل لإنشاء أكثر دقة للجين المطلوب. تشبه هذه العملية هندسة التعطيل كثيرا باستثناء أن بنائها مصمم لزيادة وظيفة الجين والذي يحصل عادة عن طريق تزويد نسخ إضافية من الجين أو تخليق الحث للبروتين بشكل أكثر تواترا.
تجارب التتبع: والتي تسعى إلى كسب معلومات حول توطين والتفاعل مع البروتين المطلوب. طريقة لفعل هذا هي استبدال النمط البري من الجين بجين 'انصهار'؛ وهذا تجاور للجين النمط البري مع العامل المبلّغ مثل البروتينات الفلورية الخضراء (GFP) التي ستسمح بتصوّر منتجات التعديل الجيني. بينما يعتبر هذا تقنية مفيدة فإن التلاعب يمكن أن يدمر وظيفة الجين، مما يخلق تأثيرات ثانوية ويستدعي هذا تساؤلا عن نتائج التجربة. تقنيات معقدة أكثر هي الآن في التطوير الذي يتتبع منتجات البروتين دون تخفيف وظيفتها مثل إضافة سلاسل صغيرة يمكنها أن تخدم كربط النماذج المكررة للأجسام المضادة وحيدة النسيلة.
دراسات التعبير: تهدف إلى اكتشاف مكان وزمان إنتاج بروتينات معينة. في هذه التجارب، سلاسل الدنا قبل الدنا الذي يرمز البروتين والمعروف بمحفّز الجين، والذي يعاد إلى الكائن الحي بمنطقة ترميز البروتين مستبدلة بالجين المبلّغ مثل البروتينات الفلورية الخضراء أو الإنزيم الذي يحفز إنتاج صبغة. وبالتالي فإن الزمان والمكان الذي يتم إنتاج بروتين معين فيه يمكن ملاحظته. دراسات التعبير يمكن أن تمضي خطوة إضافية عن طريق تعديل المحفّز لإيجاد الأجزاء الحاسمة للتعبير المناسب للجين وهو مربوط ببروتينات عامل النسخ؛ هذه العملية تعرف أيضا بسحق المحفز.
تطبيقات صناعية
من الممكن اختراع مصنع بيولوجي يمكنه إنتاج بروتينات وإنزيمات عن طريق هندسة الجينات إلى بلازميدات بكتيرية. بعض الجينات لا تعمل جيدا في البكتيريا ولذا يمكن استخدام الخميرة حقيقة النواة.. تم استغلال مصانع البكتيريا والخميرة لإنتاج الدوائيات مثل الإنسولين وهرمون النمو البشري واللقاحات والملاحق مثل تريبتوفان والمساعدة في إنتاج الطعام (الكيموسين في إنتاج الجبن) والوقود. تم اختبار تطبيقات أخرى تستلزم بكتيريا مهندسة جينية تتطلب إجبار البكتيريا على أداء مهام خارج دائرتها الطبيعية المعروفة مثل تنظيف انسكاب الزيت وباقي النفايات السامة ونفايات الكربون
الزراعة
جينات Bt-toxin في أوراق الفول السوداني (الصورة السفلى) تحميها من الدمار الممتد الذي تسببه يرقات ثاقب الذرة الأوربي (الصورة العليا).
صناعة الطعام المعدّل وراثيا هي واحدة من أكثر التطبيقات المعروفة جيدا والمثيرة للجدل في الهندسة الوراثية وتوجد ثلاثة أنواع من المحاصيل المعدلة جينيا تم تسويق محاصيل الجيل الأول ومعظمها يمنح الحماية من الحشرات و/أو المقاومة من مبيدات الأعشاب. هناك محاصيل مقاومة للفيروسات والفطرية تتطور أثناء النمو ويتم تطويرها لصنع الحشرات وجعل غربلة إدارة المحاصيل أسهل ويمكنها أيضا زيادة إنتاجية المحصول بشكل غير مباشر
يهدف الجيل المطور الثاني من المحاصيل المعدلة وراثيا إلى تحسين الإنتاجية مباشرة عن طريق تحسين سماحية الملح والبرد أو سماحية الجفاف وإلى زيادة القيمة التغذوية للمحاصيل يتكون الجيل الثالث من المحاصيل الدوائية، والمحاصيل التي تحوي لقاحات صالحة للأكل وغيرها من العقاقير. تم تعديل بعض الحيوانات المهمة للزراعة جينيا مع هرمونات النمو لزيادة حجمها بينما تمت هندسة الأخرى لتعبير العقاقير والبروتينات في حليبها.
يمكن أن تزيد الهندسة الوراثية للمحاصيل الزراعية معدلات النمو والمقاومة للأمراض المختلفة التي تسببها المسببات المرضية والطفيليات يمكن أن يكون هذا مفيدا بسبب احتمالية أن يزيد إنتاج مصادر الطعام باستخدام مصادر أقل ضرورية لاستضافة كثافات العالم المتنامية. يمكن أن تقلل هذه المحاصيل المعدلة من استخدام الكيماويات مثل الأسمدة والمبيدات وبالتالي ستقلل من خطورة أو تكرار الأضرار الناتجة من التلوث الكيماوي.
أثيرت مخاوف أخلاقية خاصة بالسلامة حول استخدام الطعام المعدل جينيا. يتصل جزء كبير من القلق الخاص بالسلامة بالآثار المترتبة على صحة الإنسان جراء تناول الطعام المعدّل جينيا وخصوصا عند حدوث ردات فعل سامة أو حساسية. يعتبر انسياب الجينات (Gene Flow) داخل المحاصيل غير المعدلة وراثيا ذات العلاقة التأثيرات البعيدة عن المرمى على الكائنات النافعة والتأثير على التنوع الحيوي مسائل بيئية مهمة وتتضمن المخاوف الأخلاقية المسائل الدينية وسيطرة الشركات على مخزون الغذاء وحقوق الملكية الفكرية ومستوى التصنيف ذي الحاجة في المنتجات المعدلة وراثيا.
استخدامات أخرى
استخدمت الفيروسات المعدلة وراثيا في علوم المواد لبناء بطارية ليثيوم أيون أكثر صداقة للبيئة. بعض البكتيريا تمت هندستها جينيا لإنتاج صور بيضاء وسوداء بينما الأخرى تمتلك احتمالية لاستخدامها كمجسات عن طريق تعبير بروتينات الفلورسنت تحت ظروف بيئية معينة كما واستخدمت هندسة الوراثة لبناء الفن الحيوي وعناصر الإبداع مثل الورود الزرقاء والأسماك البرّاقة.
معارضة ونقد الهندسة الوراثية
طالع أيضًا: هندسة البشر الوراثية، وجدل حول الأغذية المعدلة وراثيا، وعضويات معدلة وراثيا
وجدت دراسة لمحصول الكانولا أجريت في عام 2010 أن الجينات المنقولة في 80% من الأصناف البرية (غير المزروعة أو الوحشية) موجودة في شمال داكوتا، مما يعني أن 80% من النباتات التي ثبتت نفسها في المنطقة كانت أصنافا معدلة جينيا. أفاد الباحثون أنهم "قد وجدوا أن النباتات عالية الكثافة (التي تحوي جينات منقولة) تتواجد قرب الحقول الزراعية وعبر الطرق السريعة الرئيسية، ولكننا وجدنا أيضا نباتات من وسط لا شيء" مضيفين أن "بمرور الزمن، يمكن أن يجعل بناء أنواع مختلفة من مقاومة مبيدات الأعشاب في محصول الكانولا الوحشي (الطبيعي) والأعشاب الضارة ذات العلاقة مثل خردل الحقل معالجتها أكثر صعوبة باستخدام مبيدات الأعشاب.
انظر أيضاً
تثقيب كهربائي
توصيل جين.
كوزميد
أرز ذهبي
هندسة حيوية
قضايا اجتماعية علمية
تقنية FIND
جينوكاد
تاريخ علم الجينات
محرك الجينات
تقوم الهندسة الوراثية بتعديل التركيب الوراثي لكائن حي باستخدام تقنيات تُقدّم المادة وروثية التي تحضّر خارج الكائن الحي إما مباشرة داخل العائل أو داخل خلية تدمج أو تهجن مع العائل. تتطلب هذه العملية استخدام تقنيات الحمض النووي المؤشب (الدنا أو الرنا) لتشكيل تركيبات جديدة من المادة الجينية الموروثة متبوعة باختلاط هذه المادة إما بطريقة غير مباشرة باستخدام نظام ناقل أو مباشرة عبر تقنيات التلقيح المجهري وحقن الماكرو والكبسلة الدقيقة. لا تتضمن الهندسة الوراثية التربية التقليدية للنباتات والحيوانات والتخصيب في المختبر وتقديم تعدد الصيغ الصبغية والطفرات وتقنيات دمج الخلايا التي لا تستخدم الأحماض النووية المؤشبة أو الكائنات الحية المعدلة وراثيا في العملية يمكن استخدام الهندسة الوراثية ضمن أبحاث الاستنساخ والخلايا الجذعية مع أنها لا تعتبر هندسة وراثية إلا أنها وثيقة الصلة بها علم الأحياء التخليقي هو نظام ناشئ والذي يتقدم بالهندسة الوراثية خطوة إلى الأمام عن طريق تقديم المادة الوراثية المخلّقة صناعيا من مواد خام إلى كائن حي
إذا ما أضيفت مادة وراثية من أنواع أخرى إلى العائل؛ فإن الكائنات الناتجة تدعى بالمعدلة وراثيا. أما إن كانت المادة الوراثية التي استخدمت هي من نفس النوع أو من نوع يمكن له أن يتناسل طبيعيا مع العائل فإن الكائن الناتج يدعى بالكائن ذي الصلة (Cisgenesis) يمكن استخدام الهندسة الوراثية أيضا في إزالة المادة الوراثية من الكائن الهدف مما يخلق كائنا معطّلا. يعتبر التعديل الجيني في أوروبا مرادفا للهندسة الوراثية بينما يستخدم نفس اللفظ داخل الولايات المتحدة الأمريكية للدلالة على طرق التكاثر التقليدية
النظرة التاريخية
تمكّن البشر من تعديل جينومات الأنواع لآلاف السنين عبر الانتخاب الاصطناعي وباستخدام التطفير حديثا. لم تتواجد الهندسة الوراثية كمفهوم التلاعب المباشر الذي يمارسه البشر على الدنا خارج نطاق التناسل والطفرات إلا منذ عام سبعينيات القرن الماضي. صيغ مصطلح "الهندسة الوراثية" لأول مرة بواسطة جاك ويليامسون في رواية الخيال العلمي جزيرة التنين التي نشرت عام وقد كان كل من ألفريد هيرشي ومارثا تشيس قد أكدا دور الدنا في الوراثة قبل ذلك بسنة كما وأثبت جيمس واتسون وفرانسييس كريك أن جزيء الدنا ذو تركيب حلزوني مزدوج قبل ذلك بسنتين.
في عام 1972 أنشأ بول بيرغ أول جزيئات دنا مؤشبة بواسطة الدنا المجمّع من الفيروس القردي SV40 إضافة إلى ذلك المأخوذ من فيروس اللمدا اخترع كل من هيربرت بويرز وستانلي كوهين أول كائن حي معدل وراثيا (Transgenic) في عام 1973 عن طريق إدخال جينات مقاومة للمضادات الحيوية في بلازميد بكتيريا الإشريكية القولونية. بعد ذلك بعام، صنع رودلف جانيسش فأرا معدلا جينيا عن طريق تقديم دنا غريب في جنين الفأر جاعلا منه أول حيوان معدل جينيا في العالم. في عام 1976 تم تأسيس شركة غينيتيك وهي أول شركة هندسة جينية أسسها هيربرت بوير وروبرت سوانسون وبعد ذلك بعام أنتجت الشركة هرمونا بشريا (سوماتوستاتين) في الإشريكية القولونية. أعلنت غينيتيك إنتاج الإنسولين البشري المهندس وراثيا في العام 1978. في عام 1980، أصدرت المحكمة العليا للولايات المتحدة الأمريكية في قضية دياموند ضد تشاكارباتي حكما يقضي بإمكانية أن يكون للحياة المعدلة جينيا براءة اختراع. تمت الموافقة على التصريح بإنتاج الإنسلوين الذي تنتجه البكتيريا ويدعى بالهوملوين بواسطة إدارة الغذاء والدواء في عام 1982.
جرت محاولات التجارب الميدانية لإنتاج النباتات المعدلة وراثيا في فرنسا والولايات المتحدة في عام 1986 حيث تمت هندسة نباتات التبغ بغرض جعلها مقاومة لمبيدات الأعشاب كانت جمهورية الصين الشعبية أول دولة تسوق النباتات المعدلة وراثيا مقدمة تبغا مقاوما للفيروسات في عام 1992 في عام 1994 حصلت شركة مونسانتو على الموافقة على تسويق طماطم Flavr Savr تجاريا وهي طماطم تمت هندستها لتمتلك فترة صلاحية أطول (shelf life) في عام 1994 وافق الاتحاد الأوروبي على التبغ المهندس وراثيا ليكون مقاوما لمبيد الأعشاب برومينال مما يجعله أول محصول مهندس جينيا في أوروبا. في عام 1995، أعلنت وكالة حماية البيئة أن بطاطا بت بوتاتو (Bt Potato) آمسة مما يجعلها أول مبيد حشري للمحاصيل تتم الموافقة عليه في الولايات المتحدة. في عام 2009 تمت زراعة 11 محصولا معدلا وراثيا في 25 دولة بغرض تسويقها وكانت الدول التي تمتلك أكبر مساحات مزروعة هي الولايات المتحدة والبرازيل والأرجنتين والهند وكندا والصين والبوروغواي وجنوب أفريقيا
في عام 2010، أعلن العلماء في معهد ج. كريغ فينتر أنهم قد أنشأوا أول جينوم بكتيري مخلّق وأضافوه إلى خلية لا تحتوي أي دنا، وكان الجرثوم الناتج والمسمى سينثيا أول شكل من الحياة المخلقة في العالم
مع اكتشاف الكروموسومات تم التوصل إلى معرفة الجينات على أنها أشرطة مسجل عليها صفات الكائن أو الخلية المادية. وهذه الجينات ما هي إلا سلم مزدوج من الحمض الريبي النووي منقوص الأوكسجين DNA كما يعرف بحامل الشيفرات الوراثية.
1- أن DNA هو حامل الشفرة الوراثية.
2- أن الصفات التي يحملها تترجم منه إلى بروتينات تتجسد على هيئة الصفة المطلوب تنفيذها.
3- أن كل خيط يمكن أن يكون قالباً يتكون عليه خيط جديد يتزاوج معه مستخدماً وحداته البنائية من السيتوبلازم.
4- أنه يمكن قطع ووصل هذا اللولب المزدوج بوسائل تقنية متعددة وفي أماكن مختلفة. كما يمكن بسهولة فصل زوجي اللولب.
5- أنه يمكن قص ولصق قطعة منه من مكان لآخر.
6- أن تغييراً أو تدميراً يشوه هذا النظام يؤدي إلى: إما نتيجة قاتلة للكائن أو حالة مرضية مترتبة على تعطل صفة من صفاته والتي تختلف من حيث أهميته
7- إن تركيب DNA ومكوناته هي [ سكر، وأدنين، وفوسفات ] وهذه التركيبة مشتركة في جميع الكائنات من الأحياء الدقيقة إلى الفيل.
كيفية إجراء الهندسة الوراثية
مجموعة من الكينيين يفحصون محاصيل مقاومة للحشرات
تتم الهندسة الوراثية بعدة طرق تكون بشكل أساسي مؤلفة من 4 خطوات:
1- عزل الجين المرغوب: يتم العزل من خلال تحديد الجين المرغوب إدخاله إلى الخلايا من خلال معلومات مسبقة عن المورثات والتي يتم الحصول عليها إما من خلال عمل مكتبات من دنا متمم أو gDNA ومن ثم تتم مضاعفة هذه الجينات باستخدام تفاعل سلسلة البوليميرز.
2- إدخال أو تحميل الجين المرغوب في حامل مناسب مثل بلازميد. كما يمكن استخدام حوامل أخرى مثل الحوامل الفيروسية أو الليبوزوم.
3- إدخال الحامل في خلايا المتعضية المراد تعديلها، وتتم بعدة طرق منها بندقية الدنا.
4- عزل وفصل الخلايا أو المتعضيات التي تعدلت وراثياً بنجاح عن الطبيعية. ويتم ذلك بعدة طرق منها: استخدام مسبار الدنا للتحري عن الجين المدخل أو باستخدام المعلمات التمييزية (Selectable Marker) للتحري عن صفة مقاومة موجودة مع الحامل وتكون مميزة بمقاومتها لصفة معينة كالمعلمات التمييزية التي تكسب مقاومة لمضاد حيوي معين.
عزل الجين
في البداية، يتم اختيار وعزل الجين المراد إدخاله في الكائن المعدل وراثيا. توفر معظم الجينات المنقولة إلى النباتات حاليا نوعا من الحماية ضد الحشرات أو المرونة ضد المبيدات الحشرية كما أن معظم الجينات التي تستخدم في الحيوانات هي الجينات الخاصة بهرمونات النمو. يتم عزل الجين بمجرد اختياره ويتطلب هذا عادة مضاعفة الجين باستخدام تفاعل سلسلة البلمرة (PCR). إذا ما كان الجين المختار أو جينوم الكائن الواهب مدروسا بشكل جيد فيمكن حينها تقديمهما في المكتبة الوراثية أما إذا ما كانت سلسلة الدنا معروفة مع عدم توفر نسخ من الجين فيمكن تخليقه صناعيا، وبمجرد عزل الجين يتم إدخاله إلى بلازميد بكتيري.
تجهيز المتراكبات الوراثية
يجب جمع الجين المراد إدخاله في الكائن المعدل جينيا مع باقي العناصر الجينية وذلك كي تعمل بشكل فعال ويمكن تعديل الجين عند هذه المرحلة أيضا وذلك لحصول على تعبير أو فعالية أفضل. فضلا عن الجين الذي سيتم إدخاله فإن معظم بناء الدنا يحوي محفّزا ومنطقة غالقة كجين المعلمات التمييزية. تبدأ منطقة المحفز نسخا للجين ويمكن استخدامه للسيطرة على موقع ومستوى تعبير الجين، بينما تنهي منطقة الغلق النسخ. تمنح المعلمات التميزية في معظم الحالات مقاومة للمضادات الحيوية للكائن الحي الذي تعبّر فيه وهو من الأهمية بمكان لتحديد ما هي الخلايا التي ستتحول إلى جين جديد. تبنى متراكبات الدنا باستخدام تقنيات الدنا المؤشب مثل الهضم المحدود وعملية ربط الدنا والاستنساخ الجزيئي
الجينات المستهدفة
مقالة مفصلة: الجينات المستهدفة يتطلب الشكل المتعارف عليه من الهندسة الجينية إدخال مادة وراثية جديدة عشوائيا داخل جينوم العائل. تسمح التقنيات الأخرى للمادة الجينية الجديدة بأن تدخل في موقع محدد من جينوم العائل أو إنتاج طفرات في الموقع الجيني المرغوب قادرة على تعطيل جينات أصلية. تستخدم تقنيات استهداف الجين التأشيب المماثل لاستهداف التغيرات المطلوبة المستهدفة وعامة يتطلب استخدام المعلمات التمييزية. يمكن تحسين تكرارات استهداف الجين بشكل كبير جدا باستخدام النيوكليزيز المهندسة مثل نيوكليزيز أصبع الزنك ونيوكليزيز التوجيه المهندسة أو تلك التي تصنع من مؤثرات تال يستخدم النيوكلييزيز المهندس إضافة إلى تحسين استهداف الجين في تقديم الطفرات في الجينات الأصلية التي تولّد جينا معطلا
ال تحول (وراثة)
بكتريا أجرعية مورمة تربط نفسها إلى الخلية الصحيحة
.
تستطيع حوالي 1 بالمئة من البكتيريا استغلال الدنا الغريب بشكل طبيعي ولكن يمكن حث هذا الدنا أيضا في بكتيريا أخرى يمكن أن يتسبب إجهاد البكتيريا مثلا باستخدام صدمة حرارية أو كهربائية في جعل غشاء الخلية منفذا للدنا الذي قد يتحد مع جينوم الخلية أو يتواجد على شكل دنا خارج صبغي. يتم إدخال الدنا عادة إلى خلايا الحيوان باستخدام التلقيح المجهري، حيث يمكن حقنه داخل الغلاف النووي للخلايا داخل النواة مباشرة أو عبر استخدام النواقل الفيروسية. يتم إدخال الدنا في النباتات عادة باستخدام تأشيب الأجرعية المتوسط أو البيولستية
في تأشيب الأجرعية-المتوسط يجب أن يحتوي تركيب البلازميد أيضا على الدنا الناقل. تقوم الأجرعية بإدخال الدنا بشكل طبيعي من البلازميد المستحث على تكوين الأورام إلى أي جينوم نبتة سريع التأثر يصيبه بالعدوى مما يسبب أمراض تدرن التاج (Crown Gall). تعد منطقة الدنا الناقل من هذا البلازميد مسؤولة عن إدخال الدنا. يتم استنساخ الجينات التي سيتم إدخالها إلى نواقل ثنائية والذي سيحوي الدنا الناقل ويمكن أن ينمو في كل من الإشريكية القولونية والأجرعية. بمجرد بناء الناقل الثنائي يتم تحويل البلازميد إلى أجروباكتيرم لا يحتوي على أي بلازميدات وتتم إصابة خلايا النباتات بالعدوى. سيتم عندها إدخال الأجرعية في المادة الوراثية لخلايا النباتات
أثناء عملية البيولستية يتم تغليف جزيئات الذهب أو التنغستون بالدنا ومن ثم إطلاقها إلى خلايا نبات أصغر عمرا أو جنين نبتة. بعض المادة الوراثية سيدخل إلى الخلية وينقل هذه الجزيئات. يمكن استخدام هذه الطريقة في النباتات التي ليست حساسة لعدوى الأجرعية والتي تسمح أيضا بتحويل بلاستيدات النبات. توجد طريقة أخرى للتحويل تستخدم لتحويل خلايا النبات والحيوان وتدعى بالتثقيب الكهربائي. يتطلب التثقيب الكهربائي تعريض خلايا النبات أو الحيوان إلى صدمة كهربائية والتي قد تتسبب في جعل غشاء الخلية منفذا للدنا البلازميدي. في بعض الحالات ستتحد الخلايا المثقبة كهربائيا مع الدنا في الجينوم الخاص بها. وتبعا للدمج الحاصل للخلايا والدنا فإن فاعلية التحويل لكل من البيوليستية والتثقيب الكهربائي تكون أقل من تحويل الأجرعية المتوسط والتلقيح المجهري
الانتخاب
لا تتحول جميع خلايا الكائن الحي عند إدخال المادة الوراثية الجديدة ففي معظم الحالات فإن المعلمات التمييزية سيتم استخدامها للتفريق بين الخلايا المحوّلة وغير المحوّلة. إذا ما تم تحويل الخلية بنجاح باستخدام الدنا فإنها ستحتوي أيضا على الجين المؤشر. عن طريق إنماء الخلايا في حضور مضاد حيوي أو مادة كيميائية تنتخب أو تعلّم الخلايا التي تقدم ذلك الجين فإنه يصبح من الممكن فصل الأحداث المعدلة وراثيا عن غير المعدلة وتتطلب طريقة فحص أخرى استخدام مسبار الدنا والذي سيلتصق فقط بالجين المدخل. طورت عدد من الاستراتيجيات التي تسمح بإزالة المؤشر المختار من النبتة الناضجة المعدلة جينيا
التجديد
كلما تم تحوّل خلية مفردة داخل المادة الوراثية فلا بد أن ينمو الكائن مجددا من تلك الخلية. بما أن البكتيريا تتكون من خلية مفردة ويعاد إنتاجها بالاستنساخ فإن التجديد يغدو غير ضروري في هذه الحالة. يتم تحقيق هذا في النباتات عن طريق استخدام زراعة الأنسجة. ولكل نوع من النباتات مطالب مختلفة للتجديد الناجح باستخدام زراعة الأنسجة. وفي حالة نجاحها فالنبتة البالغة التي تنتج ستحوي مورثا عابرا أو جينا منقولا (Transgene) في كل خلية. يجب التأكد من أن الدنا المدخل في الحيوانات هو حاضر في الخلايا الجنينية الجذعية. عند إنتاج السلاسل يمكن التأكد من وجود الجين عن طريق الفحص. ستكون كل السلاسل الجيل الأول متغايرة الزايجوتات (Heterozygous) للجين المدخل ويجب أن تتزاوج هذه السلاسل لإنتاج حيوان متماثل.
التأكيد
توجد حاجة لإجراء فحوص إضافية باستخدام سلسلة تفاعل البلمرة واللطخة الجنوبية والاختبارات البيولوجية للتأكيد على أن تعبير الجين قد تم وبأنه يؤدي وظيفته بنجاح كما ويتم فحص ذراري الكائن أيضا لتأكيد أنه يمكن وراثة الظاهرة الشكلية وبأنها تتبع نمط وراثة مندل.
التطبيقات
للهندسة الجينية تطبيقات في الطب والأبحاث والصناعة والزراعة ويمكن أن تستخدم على نطاق واسع من النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة.
هنالك العديد من التطبيقات للهندسة الوراثية نذكر منها:
إنتاج بعض الأدوية بكميات كبيرة:يعتبر الإنسولين أول الأدوية البشرية المصنعة بطريق الهندسة الوراثية عام 1982.كما أُمكن من خلال هذه الهندسة الحصول على عامل التجلط البشري وعوامل إذابة الجلطة.
إنتاج الهرمونات بكميات وافرة: مثل هرمون النمو عند الإنسان.
إنتاج بعض اللقاحات مثل لقاح التهاب الكبد الفيروسي B.
إنتاج متعضيات معدلة وراثياً: مثل الخضروات المقاومة للطاعون والعدوى لجرثومية كما وتبقى طازجة لمدة أطول من الخضروات الطبيعية.
بعض الأمثلة:
جاء في مجلة العلوم الأمريكية مجلد 13 عدد 4 أبريل 1997 (ترجمة الكويت) ما يأتي:
في عام 1981 أوضح (W.J كوردن)وزملاؤه في جامعة يال : أن الجنين المخصب لفأريستطيع أن يدمج مادة جينية غريبة (DNA) في صبغياته (مورثاته) وبعدها جاء علماء من جامعة (أوهايو) الذين برهنوا أن الجين (وهو قطعة من DNA تحمل رموزاً لبروتين معين المأخوذ من الأرنب يمكن أن يؤدي وظيفته في الفأر بعد حقنه في جنين فأر وحيد الخلية) وكان من المدهش أن لاحظ العلماء أن DNA الغريب والمحقون من خلايا الأرنب إلى خلايا الفأر سرعان ما يتكامل مع صفات الفأر، ويحتمل أن تكون الخلية ميزته على أنه قطعة مكسورة من DNA الخاص بها والذي يحتاج إلى ترميم.
وفي 1987 ظهر اكتشاف هام آخر يتعلق بالحيوانات المحورة جينياً، فقد قام مجموعة من العلماء بابتكار وسائل لتنشيط الجينات الغريبة في الغدة الثديية للفأر كان من نتيجتها تكوين جزيئات بروتينية غريبة وإفرازها في حليب الفأر المحور جينياً.
وتمخضت هذه الأبحاث الفذة على إمكان إنتاج البروتين البشري (منشط البلازمينوجين) من خلال إدخال الجين البشري حامل هذه الصفة في الخلايا المنتجة للبن في حيوان مختار، لتكون النتيجة أن يخرج هذا البروتين بكميات كبيرة في لبن الحيوان لاستخدامه كوسيلة للعلاج في حالة نقص هذا البروتين في المرضى من البشر.
في الطب
يمكن استخدام الهندسة الوراثية في الطب لإنتاج الإنسلوين وهرمونات النمو البشري وعقار الفولليستيم (Follistim) (الذي يستخدم في معالجة الخصوبة) والألبيومين البشري والأضداد وحيدة النسيلة والعامل المضاد للهيموفيليا واللقاحات وغيرها من العقاقير الكثير يتطلب التلقيح عادة حقن أشكال مضعفة أو مقتولة أو غير فعالة من الفيروسات أو السميات في الشخص الذي يجري تمنيعه. يجري تطوير الفيروسات المهندسة جينيا بحيث تظل تمنح المناعة ولكنها تفتقر إلى التسلسل المعدي تدمج الخلايا سوية في الفئران المهجنة بغرض صنع الأضداد وحيدة النسيلة ويجري أنسنتها من خلال الهندسة الوراثية لصنع أضداد وحيدة النسيلة
تستخدم الهندسة الوراثية لصنعنماذج حيوانية للأمراض التي تصيب الإنسان وتعتبر الفئران المعدلة وراثيا هي أكثر النماذج شيوعا فيما يخص الحيوانات المعدلة جينيا حيث تم استخدامها لدراسة وتمثيل السرطان (فأر الأورام) والسمنة وأمراض القلب والسكري والتهاب المفاصل وتعاطي المخدرات والقلق والشيخوخة ومرض باركنسون ويمكن اختبار العلاجات المحتملة مقابل نماذج الفئران هذه. كما وتتم تربية الخنازير المعدلة جينيا بغرض زيادة نجاح عمليات نقل الأعضاء من الخنزير إلى الإنسان
إن العلاج الجيني ما هو إلا عبارة عن هندسة وراثية للبشر عن طريق استبدال جينات الإنسان المعيوبة بنسخ تعمل بكفاءة ويمكن أن يحصل هذا في الأنسجة الجسمية أو أنسجة الخط الجرثومي. إذا ما تم إدخال الجين إلى نسيج الخط الجرثومي فيمكن عندها تمريره إلى أحفاد ذلك الشخص تم استخدام العلاج الجيني لعلاج مرضى يعانون من أوجه القصور المناعي (عوز مناعي بشكل ملحوظ) فيما استمرت المحاولات لعلاج اضطرابات جينية أخرى ما زال نجاح العلاج الجيني محدودا إلى الآن وقد توفي مريض (ويدعى جيس غيلسينغر) خلال اختبار سريري لعلاج جديد هناك أيضا مخاوف أخلاقية بخصوص استخدام التقنية ليس فقط من أجل العلاج بل لتحسين وتعديل أو تغيير مظهر وتكيف وذكاء وشخصية أو تصرف الكائنات البشرية ربما يكون من الصعب الفصل بين العلاج والتطوير وتعتبر حركة تطلق على نفسها الما بعد إنسانيين تحسين الإنسان أمرا ممكنا.
في الأبحاث
فأر معدل وراثيا
صورة للخلايا البشرية التي يتم فيها دمج بعض البروتينات مع البروتينات الفلورسنتية الخضراء لتسمح بتصويرها.
تعتبر الهندسة الوراثية أداة مهمة للعلوم الطبيعية حيث يتم تحويل الجينات والمعلومات الجينية الأخرى من مجموعة واسعة من الكائنات إلى بكتيريا بغرض تخزين وتعديل وصنع بكتيريا معدلة وراثيا أثناء العملية: فالبكتيريا كائنات رخيصة تنمو بسهولة ويمكن استنساخها وتتضاعف بسرعة ومن السهل تحويلها نسبيا ويمكن تخزينها عند درجة حرارة 80 تحت الصفر إلى أجل غير مسمى تقريبا. بمجرد عزل الجين فإنه يمكن تخزينه داخل البكتيريا ليعطي مخزونا غير محدود لأغراض البحث العلمي.
تتم هندسة الكائنات الحية جينيا لاكتشاف وظائف جينات معينة. يمكن أن يؤثر هذا على النمط الظاهري للكائن الحي حيث يتم تعبير الجين أو ما هي الجينات الأخرى التي يتواصل معها.تتطلب هذه التجارب عادة فقدانا للوظيفة واكتسابها والتتبع والتعبير.
تجارب فقدان الوظيفة: وهي مشابهة لتجربة تعطيل الجين بحيث تتم هندسة الكائن الحي ليفتقد إلى نشاط واحد أو أكثر من الجينات. تتضمن تجربة التعطيل صنع ومعالجة بناء الدنا في المختبر والذي يتكون في التعطيل البسيط من نسخة من الجين المطلوب تم تعديله ليصبح غير وظيفي. تتحد الخلايا الجينية الجذعية بالجين المعدل الذي يستبدل النسخة الفاعلة الحالية بالفعل. يتم حقن هذه الخلايا الجذعية داخل البيلوستية والتي تزرع داخل الأمهات البديلات. يسمح هذا للشخص الذي يجري التجربة بتحليل العيوب التي تسببها هذه الطفرة ويحدد العلاج دور الجينات المحددة. يستخدم تحديدا في علم الأحياء النمائي.توجد طريقة أخرى -وتستخدم في الكائنات المفيدة مثل ذبابة الفاكهة- وهي تعمل على حث التعديلات في كثافة (تجمع) عال ومن ثم تفحّص السلالة بغرض البحث عن الطفرة المطلوبة. يمكن استخدام عملية مشابهة في حالة النباتات وبدائيات النواة.
تجارب اكتساب الوظيفة: النظير المنطقي للتعطيل؛ فتجري هذه التجارب بالتزامن مع تجارب التعطيل لإنشاء أكثر دقة للجين المطلوب. تشبه هذه العملية هندسة التعطيل كثيرا باستثناء أن بنائها مصمم لزيادة وظيفة الجين والذي يحصل عادة عن طريق تزويد نسخ إضافية من الجين أو تخليق الحث للبروتين بشكل أكثر تواترا.
تجارب التتبع: والتي تسعى إلى كسب معلومات حول توطين والتفاعل مع البروتين المطلوب. طريقة لفعل هذا هي استبدال النمط البري من الجين بجين 'انصهار'؛ وهذا تجاور للجين النمط البري مع العامل المبلّغ مثل البروتينات الفلورية الخضراء (GFP) التي ستسمح بتصوّر منتجات التعديل الجيني. بينما يعتبر هذا تقنية مفيدة فإن التلاعب يمكن أن يدمر وظيفة الجين، مما يخلق تأثيرات ثانوية ويستدعي هذا تساؤلا عن نتائج التجربة. تقنيات معقدة أكثر هي الآن في التطوير الذي يتتبع منتجات البروتين دون تخفيف وظيفتها مثل إضافة سلاسل صغيرة يمكنها أن تخدم كربط النماذج المكررة للأجسام المضادة وحيدة النسيلة.
دراسات التعبير: تهدف إلى اكتشاف مكان وزمان إنتاج بروتينات معينة. في هذه التجارب، سلاسل الدنا قبل الدنا الذي يرمز البروتين والمعروف بمحفّز الجين، والذي يعاد إلى الكائن الحي بمنطقة ترميز البروتين مستبدلة بالجين المبلّغ مثل البروتينات الفلورية الخضراء أو الإنزيم الذي يحفز إنتاج صبغة. وبالتالي فإن الزمان والمكان الذي يتم إنتاج بروتين معين فيه يمكن ملاحظته. دراسات التعبير يمكن أن تمضي خطوة إضافية عن طريق تعديل المحفّز لإيجاد الأجزاء الحاسمة للتعبير المناسب للجين وهو مربوط ببروتينات عامل النسخ؛ هذه العملية تعرف أيضا بسحق المحفز.
تطبيقات صناعية
من الممكن اختراع مصنع بيولوجي يمكنه إنتاج بروتينات وإنزيمات عن طريق هندسة الجينات إلى بلازميدات بكتيرية. بعض الجينات لا تعمل جيدا في البكتيريا ولذا يمكن استخدام الخميرة حقيقة النواة.. تم استغلال مصانع البكتيريا والخميرة لإنتاج الدوائيات مثل الإنسولين وهرمون النمو البشري واللقاحات والملاحق مثل تريبتوفان والمساعدة في إنتاج الطعام (الكيموسين في إنتاج الجبن) والوقود. تم اختبار تطبيقات أخرى تستلزم بكتيريا مهندسة جينية تتطلب إجبار البكتيريا على أداء مهام خارج دائرتها الطبيعية المعروفة مثل تنظيف انسكاب الزيت وباقي النفايات السامة ونفايات الكربون
الزراعة
جينات Bt-toxin في أوراق الفول السوداني (الصورة السفلى) تحميها من الدمار الممتد الذي تسببه يرقات ثاقب الذرة الأوربي (الصورة العليا).
صناعة الطعام المعدّل وراثيا هي واحدة من أكثر التطبيقات المعروفة جيدا والمثيرة للجدل في الهندسة الوراثية وتوجد ثلاثة أنواع من المحاصيل المعدلة جينيا تم تسويق محاصيل الجيل الأول ومعظمها يمنح الحماية من الحشرات و/أو المقاومة من مبيدات الأعشاب. هناك محاصيل مقاومة للفيروسات والفطرية تتطور أثناء النمو ويتم تطويرها لصنع الحشرات وجعل غربلة إدارة المحاصيل أسهل ويمكنها أيضا زيادة إنتاجية المحصول بشكل غير مباشر
يهدف الجيل المطور الثاني من المحاصيل المعدلة وراثيا إلى تحسين الإنتاجية مباشرة عن طريق تحسين سماحية الملح والبرد أو سماحية الجفاف وإلى زيادة القيمة التغذوية للمحاصيل يتكون الجيل الثالث من المحاصيل الدوائية، والمحاصيل التي تحوي لقاحات صالحة للأكل وغيرها من العقاقير. تم تعديل بعض الحيوانات المهمة للزراعة جينيا مع هرمونات النمو لزيادة حجمها بينما تمت هندسة الأخرى لتعبير العقاقير والبروتينات في حليبها.
يمكن أن تزيد الهندسة الوراثية للمحاصيل الزراعية معدلات النمو والمقاومة للأمراض المختلفة التي تسببها المسببات المرضية والطفيليات يمكن أن يكون هذا مفيدا بسبب احتمالية أن يزيد إنتاج مصادر الطعام باستخدام مصادر أقل ضرورية لاستضافة كثافات العالم المتنامية. يمكن أن تقلل هذه المحاصيل المعدلة من استخدام الكيماويات مثل الأسمدة والمبيدات وبالتالي ستقلل من خطورة أو تكرار الأضرار الناتجة من التلوث الكيماوي.
أثيرت مخاوف أخلاقية خاصة بالسلامة حول استخدام الطعام المعدل جينيا. يتصل جزء كبير من القلق الخاص بالسلامة بالآثار المترتبة على صحة الإنسان جراء تناول الطعام المعدّل جينيا وخصوصا عند حدوث ردات فعل سامة أو حساسية. يعتبر انسياب الجينات (Gene Flow) داخل المحاصيل غير المعدلة وراثيا ذات العلاقة التأثيرات البعيدة عن المرمى على الكائنات النافعة والتأثير على التنوع الحيوي مسائل بيئية مهمة وتتضمن المخاوف الأخلاقية المسائل الدينية وسيطرة الشركات على مخزون الغذاء وحقوق الملكية الفكرية ومستوى التصنيف ذي الحاجة في المنتجات المعدلة وراثيا.
استخدامات أخرى
استخدمت الفيروسات المعدلة وراثيا في علوم المواد لبناء بطارية ليثيوم أيون أكثر صداقة للبيئة. بعض البكتيريا تمت هندستها جينيا لإنتاج صور بيضاء وسوداء بينما الأخرى تمتلك احتمالية لاستخدامها كمجسات عن طريق تعبير بروتينات الفلورسنت تحت ظروف بيئية معينة كما واستخدمت هندسة الوراثة لبناء الفن الحيوي وعناصر الإبداع مثل الورود الزرقاء والأسماك البرّاقة.
معارضة ونقد الهندسة الوراثية
طالع أيضًا: هندسة البشر الوراثية، وجدل حول الأغذية المعدلة وراثيا، وعضويات معدلة وراثيا وجدت دراسة لمحصول الكانولا أجريت في عام 2010 أن الجينات المنقولة في 80% من الأصناف البرية (غير المزروعة أو الوحشية) موجودة في شمال داكوتا، مما يعني أن 80% من النباتات التي ثبتت نفسها في المنطقة كانت أصنافا معدلة جينيا. أفاد الباحثون أنهم "قد وجدوا أن النباتات عالية الكثافة (التي تحوي جينات منقولة) تتواجد قرب الحقول الزراعية وعبر الطرق السريعة الرئيسية، ولكننا وجدنا أيضا نباتات من وسط لا شيء" مضيفين أن "بمرور الزمن، يمكن أن يجعل بناء أنواع مختلفة من مقاومة مبيدات الأعشاب في محصول الكانولا الوحشي (الطبيعي) والأعشاب الضارة ذات العلاقة مثل خردل الحقل معالجتها أكثر صعوبة باستخدام مبيدات الأعشاب.
انظر أيضاً
تثقيب كهربائي
توصيل جين.
كوزميد
أرز ذهبي
هندسة حيوية
قضايا اجتماعية علمية
تقنية FIND
جينوكاد
تاريخ علم الجينات
محرك الجينات
الجمعة، 9 مارس 2018
موسوعة الاطفال العلمية
كتاب موسوعة الاطفال العلمية رابط سلايد شير
رابط سلايد شير------------------------
-------------
130 of 130
----------------------------
كتاب موسوعة الاطفال العلمية رابط سلايد شير
رابط سلايد شير
شششششششششششششش
رابط سلايد شير------------------------
------------- 130 of 130
----------------------------
كتاب موسوعة الاطفال العلمية رابط سلايد شير
رابط سلايد شير
شششششششششششششش
الاشتراك في:
الرسائل (Atom)