الهندسة الوراثية فى النبات        Plant Genetic Engineering 

 
مقدمة :
عبر تاريخه ظل الإنسان يبذل كل جهده ويسخّر كل إمكاناته لتوفير كميات مضمونة من الطعام تكفيه وتكفي الآخرين معه، وابتكر لذلك شتى أساليب فلاحة الأرض وريّها واستصلاحها لتوسيع الرقعة الزراعية. ولجأ إلى استخدام المخصبات العضوية والكيماوية لزيادة الإنتاجية، واستفاد من تجاربه المتوارثة ومن العلم الحديث لتحسين البذور وحمايتها من الآفات الزراعية وتخزينها لأطول مدة ممكنة. كان الإنسان يخشى أن يواجه مشكلة غذاء نتيجة الجفاف والتصحر والكوارث الطبيعية ثم (في العصر الحديث) نتيجة زيادة عدد السكان ونقص الرقعة الزراعية. وما أن بدأ يطمئن لمستقبل غذائه بفضل التقدم التقني وتنامي روح التكافل والتضامن الإنساني -كما هو ملحوظ حالياً في التكاتف من أجل إنقاذ ضحايا المجاعات والكوارث- إذا به يجد نفسه مواجهاً بخطر جديد لم يكن يتوقعه نفس التقدم العلمي الذي انعقد عليه الأمل واعتبر الملاذ الأخير لضمان توفر الغذاء انقلب ليصبح في رأي البعض عدواً يهدد بمشكلة غذائية لا أحد يدرك إلى أين تنتهي، إنها التقنية أو الهندسة الجينية التي أصبحت تثير الخوف والأمل في مختلف مجالات الحياة. استخدام الهندسة الوراثية في الحقل الزراعي كان قبل استخدامها مع الحيوان (النعجة دولي) بسنوات عديدة، وكان الناس في بعد عنها عندما كانت في المختبرات، وما أن أصبحت واقعاً تجارياً حتى كان اعتراض البعض. ومحاور الاعتراض للتجربة العملية في الحقل كشفت جوانب جديدة لم يكن يتوقعها أحد. فقد ظهرت أمراض لم تكن في الحسبان، وأصبح خطر الاحتكار وتحكم الشركات العملاقة ومعامل التجارب الجينية في غذاء الناس ماثلاً للعيان، وصار كثير منا وهو يشتري متطلباته من مراكز التسويق أو أسواق الخضار والحبوب يحس بشيء من الخوف، ويشعر بهاجس يلازمه من أن يكون مشترياً حتفه بنفسه فهو لا يدري المعالجات الجينية التي أُخضع لها ذلك الطعام، ولا كمية المخصبات والمبيدات الحشرية التي استخدمت في إنتاجه. هذا الهاجس والخوف الكامنان تحولا إلى ممارسة عملية في أماكن أخرى من العالم، ورفع عدد متزايد من الناس صوته محذراً أو معترضاً على تعديل جينات المحاصيل والخضراوات وغيرها من النباتات، وإن كان هناك متفائلون يرون أن هذه الأساليب الحديثة ستنقذ البشرية من خطر نقص الغذاء وبالتالي يرمون بثقلهم وراء دعمها وتأييدها. الذين يعترضون على تدخل الهندسة الجينية في غذاء الناس اليومي ينظرون للمشكلة من جوانبها الصحية والبيئية وخيارات المستهلكين وتركيز احتكار إنتاج وتوفير الغذاء في أيدي جهات محدودة تنظر للعائد التجاري قبل المصلحة العامة للبشرية وهم يقولون: إن العلماء لا يمكنهم التنبؤ بالمخاطر الكامنة في الهندسة الجينية كما كشف مرض جنون البقر الذي جاء من إدخال نوع جديد من التغذية. وقد ظهرت أنواع من الحساسية وحالات التسمم لم تكن معروفة من قبل، كما أن التحكم في الغذاء وإنتاجه سيصبح في أيدي شركات الزراعة الكيميائية. وسيؤدي ذلك إلى انقراض إن لم يكن إهمال التنوع النباتي، وسيصبح المستهلك مسيراً ليس أمامه أي خيار آخر غير الذي تحدده تلك الشركات وهم لا يعرفون ما تسوقهم إليه. إضافة إلى أن هذه التقنية تطرح أسئلة أخلاقية كبيرة عن حق التدخل في تغيير تركيب وتكوين النباتات والمحاصيل بصفة خاصة والمخلوقات بصفة عامة، أما المؤيدون لهندسة الجينات في حقل الغذاء فيدافعون بأن التقنية الجديدة تجعل الغذاء صالحاً للاستخدام لفترات أطول، وتعطيه مذاقاً أفضل كما تزيد من محتواه الغذائي، وتخفض معدلات الشحوم والدسم، إضافة إلى رفع معدلات الإنتاج وخفض التكلفة وتقليل استخدام المبيدات الحشرية والمبيدات النباتية. معارضة شرسة بالرغم من ذلك فإن المعارضين لتقنية الهندسة الجينية في حقل الغذاء يعلنون أنهم على استعداد للوقوف أمام المحاكم للدفاع عن مواقفهم.
الهندسة الوراثية :هي التقنية التي تتعامل مع الجينات أو الوحدات الوراثية المتواجدة على الكروموزومات فصلاً ووصلاً وإدخالاً لأجزاء منها من كائن إلى آخر بغرض إحداث حالة تمكن العلماء من معرفة وظيفة (الجين) أو بهدف الحصول على طبعات كثيرة من نواتجه أو بهدف استكمال ما نقص منه في خلية مستهدفة.
حتى تاريخ 1970 ميلادية كان إجراء الأبحاث على الحمض النووي (DNA) من أصعب الأمور التي كانت تواجه علماء الوراثة و الكيمياء.و كانت معظم الأبحاث تجرى بشكل غير مباشر على الحمض النووي الريبوزي (RNA)أو البروتين.و لكن الحال تحول بشكل كامل فأصبح علم الوراثة المتعلق بفحص الدي إن أي(و المعروف بعلم الوراثة الجزيئية)من أسهل العلوم و أكثرها تطورا.لقد أصبح من السهل صنع نسخ عديدة من أي جين (مورث) أو مقطع محدد من الدي إن أي.كما أمكن معرفة تسلسل الأحماض النووية بسرعة تتعدى المئات في اليوم الواحد.كما استطاع العلماء استكشاف الجينات الموجودة في على الكروموسومات كما استطاعوا تغيير و تعديلها بشكل الذي يريدون و ليس هذا فحسب بل استطاعوا أن يعيدوا هذه الجينات المعدلة إلى الخلية و غرزها في الكروموسوم الذي يريدون.كما أمكن إنتاج كميات كبيرة من البروتينات كالهرمونات و اللقاحات المختلفة و التي كانت تنتج في السابق من الجثث الميتة أو تستخلص من الحيوانات و التي كانت تحوفها المخاطر من انتقال العدوى إلى الإنسان.كما أن هذه الثورة العلمية فتحة المجال أمام الكثيرين من محبي هذا العلم في اختراع و اكتشاف طرق جديدة و حديثة في التعامل و حفظ و تغيير هذه المادة الحيوية في الإنسان و الحيوان و النبات.لقد غير هذه العلم المنطلق كالصاروخ الكثير من المفاهيم الطبية و التي دفعة كثير من كليات الطب إلى تعديل مقرراتها لتزويد طلابها بالمزيد من هذا العلم.
لقد أُطلق على عملية نسخ و تعديل و زرع الجينات اسم الهندسة الوراثية و هو اسم عام لا يحدد فكرة معينة أو تقنيه محدده، ولكنه يعني بكل ما يقام به في تغيير أو تعديل المادة الوراثية.و يتفرع من هذا العلم الكثير من التقنيات و هي متناثرة و موزعة على الكثير من فروع الطب و العلوم.و ليس للحصر إليك أهم 6 تقنيات تختص بالهندسة الوراثية:
1. قص و قطع الحمض النووي(Cleavage of DNA ) بمقصاة خاصة تسمى (Restriction Nucleases )و اكتشاف هذه المقصاة ساعد كثيرا في مهمة التحكم في الدي إن أي.
2. فصل قطع الدي إن أي على لوح من الجل بالكهرباء (Gel Electrophoresis)
3. معرفة التسلسل النووي(DNA sequencing ) لكل قطع الدي إن أي التي يتم عزلها بشكل سريع و دقيق.و التي تسمح للعلماء معرفة التركيب الإنشائي للجينات و معرفة و استنتاج نوع البروتين الذي ينتج منه.
4. تقنية تهجين الحمض النووي(Nucleic acid hybridization )، و التي مكنتنا في معرفة أحجام القطع من الحمض النووي و الكشف عن القطع المحددة من الحمض النووي في خليط معقد من القطع المتشابهة.
5. استنساخ الدي إن أي(DNA cloning )، و التي تسمح بإنشاء نسخ عديدة و متطابقة من القطع الدي إن أي.
6. تقنية هندسة أو تعديل الدي إن أي (DNA engineering )، و التي تسمح بإنتاج نسخة معدلة من جين ما ثم أعادته مرة أخرى إلى الخلية.

استخدام بكتيريا ممرضة فى الهندسة الوراثية للنبات
Use of Pathogenic Bacterium for Plant Genetic Engineering
تعتبر الهندسة الوراثية فى النبات أسهل كثيرا عنها فى الحيوان و* ذلك لأسباب عديدة هى:
1 -وجود نظام طبيعى لنقل الجينات فى النبات و هو بكتيريوم Agrobacterium tumefaciens
2 -أن أنسجة النبات لها القدرة على إعادة التكشف ، إذ يمكن لجزء من نسيج ورقة أن يتكشف إلى نبات كامل
3 -سرعة و سهولة عمليات الإكثار الخضرى للأنسجة المهندسة وراثيا فى كثير من النباتات
يستحث tumefaciens A. تكوين أورام فى أنسجة النبات ، وهو يحدث تأثيره على النبات من خلال بلازميد كبير يحمله يعرف بالبلازميد المستحث على تكوين الأورام Tumor inducing plasmid و يشار له اختصارا Ti Plasmid.
عند دخول البلازميد من البكتيريوم إلى أنسجة النبات المجروحة فأن جزءا من البلازميد يدخل إلى نواة الخلية و يتكامل بطريقة عشوائية مع كروموسوم من كروموسومات خلية النبات و ذلك بهدفين (1) إنتاج غذاء خاص للبكتيريوم ، (2) زيادة إنتاج الهورمونات النباتية . يحدث التعيبر الجينى لجينات البلازميد الذى تكامل مع كروموسوم الخلية فى صورة تكون أورام ضخمة على النبات ، إذ يعمل فرط تكوين الهورمونات النباتية إلى سرعة انقسام الخلية المنقول إليها البلازميد و يمثل هذا النمو السرطانى الغزير مزيد من إنتاج الغذاء و مزيد من النمو للبكتيريوم الممرض.
كيف تم تسخير هذا البكتيريوم فى الهندسة الوراثية ؟
أمكن بالهندسة الوراثية تجريد البلازميد من أسلحته بحذف الجينات التى تعمل على إنتاج الغذاء والجينات التى تعمل على فرط إنتاج الهورمونات النباتية ، كما يمكن إدخال جينات كشافة . الجينات الكشافة التى تستخدم هى كتلك التى تشفر البروتينات المثبطة لفعل مضادات حيوية مثل كاناميسين kanamycin . كما يمكن أيضا إضافة أى جينات أخرى نرغب فى نقلها لنبات ما إلى بلازميد Ti ، عند تكامل البلازميد مع كروموسوم الخلية فى هذه الحالة سيكون حاملا للصفة أو الصفات المراد نقلها . هكذا و بمنتهى البساطة يمكن نقل الجينات إلى داخل النسيج النباتى بواسطة هذا البكتيريوم و اختبار نجاح النقل من خلال اختبار القدرة على مقاومة فعل مضاد الحيوية .تجدر الإشارة إلى أن نقل الجينات بهذه الطريقة لا يصلح مع النباتات ذوات الفلقة الوحدة و معراة البذور إذ أنها ليست من عوائل بكتيريوم التدرن التاجى , فما هى طريقة نقل الجينات فى حالة مثل تلك النباتات ؟ تستخدم فى هذه الحالة طريقة القذائف متناهية الدقة ، وهى قذائف من معدن التنجستن أو الذهب مغطاة بالحمض النووى DNA المراد نقله ، و يستخدم فى عملية الدفع جهاز يعرف بمدفع الجينات Gene gun .

وقد استخدمت الهندسة الوراثية فى نقل عديد من الصفات إلى النبات من أهمها بوجه عام

تحمل الآفات الحشرية Insect Pest Tolerance
و قد تحقق ذلك بنقل جينات التوكسينات الداخلية من بكتيريا Bacillus thuringiensis أو جينات تثبيط تحليل البروتين proteinase inhibitor genes فتعجز الحشرة عن هضم الغذاء البروتينى
• مقاومة فعل مبيدات الحشائش Herbicide Resistance
و قد أمكن تحقيق ذلك بنقل جينات إنزبمات نزع سمية المبيد detoxification enzymes ناتجة من طفرات مستهدفة فى نباتات أو من بكتيريا .
مقاومة أمراض بكتيرية Bacterial Disease Resistance
و قد تحقق ذلك نقل جينات إنتاج الإنزيمات النازعة لسمية توكسينات البكتيريا الممرضة للنبات
مقاومة أمراض فيروسية Virus Diseaese Resistance
أمكن تحقيق ذلك بثلاثة آليات مختلفة
أ) بإدخال جينات فيروسية تشفر تكوين الغطاء البروتينى فتعمل عملا مشابها للحماية المتبادلة cross protection .
ب) بإدخال الصورة المقابلة antisense gene لجين بناء الغطاء البروتينى للفيروس فيعجز عن تكوين جزيئات جديدة .
ج ) إدخال جين يشفر RNA تابع (virus satellite RNA ) يعمل على احباط ظهور أعراض الإصابة .
مقاومة أمراض الفطرية Fungal Disease Resistance
تحقق ذلك بنقل الجينات التى تشفر إنتاج إنزيم الكيتينيز من البكتيريا و بعض النباتات ، و هو إنزيم له القدرة على تحليل الكيتين الذى يعتبر مكون أساسى لجدر خلايا الفطريات .
• مقاومة تأثير العناصر الثقيلة Heavy Metal Resistance
•تحمل الصقيع Frost Tolerance
تحسين النمو Modified Growth
تحمل الملوحة Salinity Tolerance