• mostafa

الهندسة الوراثية والكائنات المعدله جينيا

تم التحديث: سبتمبر 8


الهندسة الوراثية والتعديل الجيني

كائن معدل وراثيا (GMO)


وهو كائن تم هندسة جينومه في المختبر من أجل تفضيل التعبير عن السمات الفسيولوجية المطلوبة أو إنتاج المنتجات البيولوجية المطلوبة. في الإنتاج الحيواني التقليدي ، وزراعة المحاصيل ، وحتى تربية الحيوانات الأليفة ، لطالما كانت الممارسة لتربية أفراد محددين من الأنواع من أجل إنتاج نسل لها سمات مرغوبة. في التعديل الجيني ، ومع ذلك ، يتم استخدام التقنيات الوراثية المؤتلف لإنتاج كائنات تم تعديل جينومها بدقة على المستوى الجزيئي ، عادة عن طريق إدراج جينات من أنواع غير مرتبطة بالكائنات الحية التي ترمز للسمات التي لا يمكن الحصول عليها بسهولة من خلال التربية الانتقائية التقليدية .


يتم إنتاج الكائنات المعدلة وراثيًا (GMOs) باستخدام الأساليب العلمية التي تشمل تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف والاستنساخ التناسلي. في الاستنساخ التناسلي ، يتم استخلاص النواة من خلية الفرد ليتم استنساخها وإدخالها في السيتوبلازم المنوي لبيضة مضيفة (البيضة المستنسخة هي خلية بيضة تمت إزالة نواتها). ينتج عن العملية توليد نسل مطابق وراثيا للفرد المتبرع. أول حيوان تم إنتاجه بواسطة تقنية الاستنساخ هذه مع نواة من خلية مانحة بالغة (على عكس جنين متبرع) كان خروفًا اسمه دوللي ، ولد في عام 1996. ومنذ ذلك الحين ، أصبح عدد من الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك الخنازير والخيول و الكلاب ، تم إنشاؤها بواسطة تكنولوجيا الاستنساخ التناسلي. من ناحية أخرى ، تتضمن تقنية الحمض النووي المؤتلف إدخال واحد أو أكثر من الجينات الفردية من كائن حي من أحد الأنواع في الحمض النووي (الحمض النووي الريبي) من نوع آخر. تم الإبلاغ عن استبدال الجينوم الكامل ، الذي ينطوي على زرع جينوم بكتيري في "جسم الخلية" ، أو السيتوبلازم ، من كائن حي آخر ، على الرغم من أن هذه التكنولوجيا لا تزال مقتصرة على التطبيقات العلمية الأساسية.

أصبحت الكائنات المعدلة وراثيًا المنتجة من خلال التقنيات الوراثية جزءًا من الحياة اليومية ، حيث تدخل في المجتمع من خلال الزراعة والطب والبحوث والإدارة البيئية. ومع ذلك ، في حين أن الكائنات المعدلة وراثيًا أفادت المجتمع البشري بطرق عديدة ، إلا أن هناك بعض العيوب الموجودة ؛ لذلك ، يظل إنتاج الكائنات المعدلة وراثيًا موضوعًا مثيرًا للجدل إلى حد كبير في أجزاء كثيرة من العالم.

النباتات المعدلة وراثيا في الزراعة


تمت الموافقة على الأطعمة المعدلة وراثيًا (GM) لأول مرة للاستهلاك البشري في الولايات المتحدة في عام 1994 ، وبحلول 2014-15 ، كان حوالي 90 بالمائة من الذرة والقطن وفول الصويا المزروعة في الولايات المتحدة من الأنواع المعدلة وراثيًا. بحلول نهاية عام 2014 ، غطت المحاصيل المعدلة وراثيًا ما يقرب من 1.8 مليون كيلومتر مربع (695،000 ميل مربع) من الأراضي في أكثر من عشرين دولة حول العالم. تم زراعة غالبية المحاصيل المعدلة وراثيا في الأمريكتين.


يمكن للمحاصيل المهندسة أن تزيد بشكل كبير غلة المحاصيل لكل منطقة ، وفي بعض الحالات ، تقلل من استخدام المبيدات الحشرية الكيميائية. على سبيل المثال ، انخفض استخدام المبيدات الحشرية واسعة النطاق في العديد من المناطق التي تزرع النباتات ، مثل البطاطا والقطن والذرة ، الممنوحة بجين من بكتيريا Bacillus thuringiensis ، والتي تنتج مبيد حشري طبيعي يسمى Bt toxin. أظهرت الدراسات الميدانية التي أجريت في الهند والتي قورنت فيها قطن Bt بالقطن غير Bt زيادة بنسبة 30-80 بالمائة في الغلة من المحاصيل المعدلة وراثيًا. وتعزى هذه الزيادة إلى تحسن ملحوظ في قدرة النباتات المعدلة وراثيا على التغلب على الإصابة بدودة اللوز ، والتي كانت شائعة. أظهرت دراسات إنتاج القطن Bt في أريزونا ، الولايات المتحدة ، مكاسب صغيرة في الغلة - حوالي 5 في المائة - مع انخفاض تقديري للتكلفة يتراوح بين 25 و 65 دولارًا أمريكيًا لكل فدان بسبب انخفاض استخدامات مبيدات الآفات. في الصين ، حيث حصل المزارعون لأول مرة على القطن Bt في عام 1997 ، كان المحصول المعدل وراثيًا ناجحًا في البداية. قلل المزارعون الذين زرعوا قطن BT من استخدامهم لمبيدات الآفات بنسبة 50-80 في المائة وزادوا أرباحهم بنسبة تصل إلى 36 في المائة. ومع ذلك ، بحلول عام 2004 ، وجد المزارعون الذين كانوا يزرعون القطن Bt لعدة سنوات أن فوائد المحصول قد تآكلت مع تزايد أعداد الآفات الحشرية الثانوية ، مثل المرايا. أجبر المزارعون مرة أخرى على رش مبيدات الآفات واسعة النطاق طوال موسم النمو ، بحيث كان متوسط ​​الإيرادات لمزارعي Bt أقل بنسبة 8 في المائة من المزارعين الذين يزرعون القطن التقليدي. وفي الوقت نفسه ، تطورت مقاومة Bt أيضًا في المجموعات الحقلية لآفات القطن الرئيسية ، بما في ذلك دودة اللوز القطنية (Helicoverpa armigera) ودودة اللوز القرنفلية (Pectinophora gossypiella)


تم تصميم نباتات معدلة وراثيًا أخرى لمقاومة مبيدات الأعشاب الكيميائية المحددة ، بدلاً من مقاومة الحيوانات المفترسة أو الآفات الطبيعية. المحاصيل المقاومة للمبيدات الحشرية (HRC) متاحة منذ منتصف الثمانينات. تتيح هذه المحاصيل التحكم الكيميائي الفعال في الأعشاب الضارة ، حيث لا تستطيع سوى نباتات HRC البقاء على قيد الحياة في الحقول المعالجة بمبيدات الأعشاب المقابلة. تقاوم العديد من HRCs الجلايوفوسات (تقرير إخباري) ، مما يسمح بالتطبيق الليبرالي للمادة الكيميائية ، وهو فعال للغاية ضد الأعشاب الضارة. كانت هذه المحاصيل ذات قيمة خاصة للزراعة بدون حرث ، مما يساعد على منع تآكل التربة. ومع ذلك ، لأن HRCs تشجع على زيادة تطبيق المواد الكيميائية على التربة ، بدلاً من انخفاض التطبيق ، فإنها تظل مثيرة للجدل فيما يتعلق بتأثيرها البيئي. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل الحد من خطر اختيار الأعشاب المقاومة لمبيدات الأعشاب ، يجب على المزارعين استخدام العديد من استراتيجيات متنوعة لإدارة الأعشاب الضارة.

مثال آخر على المحاصيل المعدلة وراثيًا هو الأرز "الذهبي" ، الذي كان مخصصًا في الأصل لآسيا وتم تعديله وراثيًا لإنتاج ما يقرب من 20 مرة من بيتا كاروتين من الأصناف السابقة. تم إنشاء الأرز الذهبي عن طريق تعديل جينوم الأرز ليشمل جينًا من النرجس النرجسي الزائف الذي ينتج إنزيمًا يعرف باسم phyotene synthase وجين من بكتيريا Erwinia uredovora التي تنتج إنزيمًا يسمى phyotene desaturase. أدى إدخال هذه الجينات إلى تمكين بيتا كاروتين ، الذي يتم تحويله إلى فيتامين أ في كبد الإنسان ، من التراكم في السويداء الأرز - الجزء الصالح للأكل من نبات الأرز - وبالتالي زيادة كمية بيتا كاروتين المتاحة لتكوين فيتامين أ في الجسم. في عام 2004 ، قام نفس الباحثين الذين طوروا نبات الأرز الذهبي الأصلي بتحسين النموذج ، حيث قاموا بتوليد الأرز الذهبي 2 ، الذي أظهر زيادة بمقدار 23 مرة في إنتاج الكاروتينات.

تم إنتاج شكل آخر من الأرز المعدل للمساعدة في مكافحة نقص الحديد ، والذي يؤثر على ما يقرب من 30 في المائة من سكان العالم. تم تصميم هذا المحصول المعدّل وراثيًا عن طريق إدخال جين الفريتين في جينوم الأرز من الفاصوليا الشائعة ، Phaseolus vulgaris ، والذي ينتج بروتينًا قادرًا على ربط الحديد ، بالإضافة إلى جين من الفطريات Aspergillus fumigatus التي تنتج إنزيمًا قادرًا على هضم المركبات التي زيادة التوافر الحيوي للحديد عن طريق هضم الفيتات (مثبط لامتصاص الحديد). تم تصميم الأرز المعدني المدعم بالحديد لزيادة التعبير عن جين الأرز الموجود الذي ينتج بروتينًا شبيهًا بالميثيلوثينين (رابط المعادن) يعزز امتصاص الحديد.

كما يتم إنتاج مجموعة متنوعة من المحاصيل الأخرى المعدلة لتحمل الطقس المتطرف الشائع في أجزاء أخرى من العالم.

الكائنات المعدلة وراثيا في الطب والبحوث


ظهرت الكائنات المعدلة وراثيًا كواحدة من الدعائم الأساسية للبحث الطبي الحيوي منذ الثمانينيات. على سبيل المثال ، مكنت النماذج الحيوانية المعدلة وراثيًا للأمراض الجينية البشرية الباحثين من اختبار علاجات جديدة واستكشاف أدوار عوامل الخطر المرشحة ومعدلات نتائج المرض. كما أحدثت الميكروبات والنباتات والحيوانات المعدلة وراثيًا ثورة في إنتاج الأدوية المعقدة من خلال تمكين إنتاج لقاحات وعلاجات أكثر أمانًا وأرخص. تتراوح المنتجات الصيدلانية من لقاح التهاب الكبد B المؤتلف الذي تنتجه خميرة جنرال موتورز بيكر إلى الأنسولين القابل للحقن (لمرضى السكر) المنتج في بكتيريا GM Escherichia coli والعامل الثامن (لمرضى الهيموفيلياكس) ومُنشط البلازمينوجين النسيجي (tPA ، لمرضى النوبات القلبية أو السكتة الدماغية) ، كلاهما التي يتم إنتاجها في خلايا الثدييات المعدلة وراثيًا المزروعة في المزارع المختبرية. علاوة على ذلك ، يجري تطوير مصانع معدلة وراثيًا تنتج "لقاحات صالحة للأكل". لقاح صالح للأكل هو بروتين مستضد يتم إنتاجه في الأجزاء المستهلكة من النبات (مثل الفاكهة) ويتم امتصاصه في مجرى الدم عندما تؤكل الأجزاء. بمجرد امتصاصه في الجسم ، يحفز البروتين الجهاز المناعي لإنتاج أجسام مضادة ضد العامل الممرض الذي تم اشتقاق المستضد منه. يمكن أن توفر هذه اللقاحات طريقة آمنة وغير مكلفة وغير مؤلمة لتوفير اللقاحات ، خاصة في المناطق الأقل تطورًا في العالم ، حيث كان التوافر المحدود للتبريد والإبر المعقمة مشكلة لبعض اللقاحات التقليدية. قد تكون لقاحات الدنا الجديدة مفيدة في النضال للوقاية من الأمراض التي أثبتت مقاومتها لأساليب التطعيم التقليدية ، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز والسل والسرطان.


أصبح التعديل الجيني للحشرات مجالًا مهمًا للبحث ، خاصة في النضال للوقاية من الأمراض الطفيلية. على سبيل المثال ، تم تطوير البعوض المعدّل وراثيًا الذي يعبر عن بروتين صغير يسمى SM1 ، والذي يمنع دخول طفيل الملاريا ، Plasmodium ، إلى أمعاء البعوض. وهذا يؤدي إلى تعطيل دورة حياة الطفيل ويجعل البعوض مقاومًا للملاريا. يمكن أن يساعد إدخال هذه البعوض المعدل وراثيًا في البرية على الحد من انتقال طفيلي الملاريا. في مثال آخر ، ينقل بعوض الزاعجة المصرية المصمم بطريقة تعرف باسم تقنية الحشرات العقيمة الجين إلى نسلهم الذي يتسبب في موت النسل قبل أن يصبح ناضجًا. في التجارب الميدانية في إحدى ضواحي البرازيل ، انخفض تعداد. Aegyptia بنسبة 95 في المائة بعد الإطلاق المطرد للذكور المعدلة وراثيا المعقمة.

وأخيرًا ، أصبح التعديل الجيني للبشر عن طريق العلاج الجيني خيارًا علاجيًا للأمراض التي تتراوح من الاضطرابات الأيضية النادرة إلى السرطان. يسمح اقتران تكنولوجيا الخلايا الجذعية بأساليب DNA المؤتلف بتعديل الخلايا الجذعية المشتقة من المريض في المختبر لإدخال الجين المطلوب. على سبيل المثال ، يمكن إدخال جين بيتا غلوبين عادي في الحمض النووي للخلايا الجذعية المكونة لنخاع العظم من مريض مصاب بفقر الدم المنجلي. إدخال هذه الخلايا المعدلة وراثيا في المريض يمكن أن يعالج المرض دون الحاجة إلى متبرع متطابق.

دور الكائنات المعدلة وراثيًا في الإدارة البيئية

تطبيق آخر للكائنات المعدلة وراثيا هو في إدارة القضايا البيئية. على سبيل المثال ، يمكن لبعض البكتيريا إنتاج مواد بلاستيكية قابلة للتحلل الحيوي ، وقد يؤدي نقل تلك القدرة إلى الميكروبات التي يمكن زراعتها بسهولة في المختبر إلى "تخضير" صناعة البلاستيك على نطاق واسع. في أوائل التسعينات ، طورت شركة Zeneca ، وهي شركة بريطانية ، بلاستيكًا قابل للتحلل بيولوجيًا يتم إنتاجه ميكروبيًا يسمى Biopol (polyhydroxyalkanoate ، أو PHA). تم تصنيع البلاستيك باستخدام بكتيريا معدلة وراثيا ، Ralstonia eutropha ، لتحويل الجلوكوز ومجموعة متنوعة من الأحماض العضوية إلى بوليمر مرن. قد توفر الكائنات المعدلة وراثيًا التي تتمتع بالقدرة البكتيرية المشفرة على استقلاب النفط والمعادن الثقيلة استراتيجيات علاج حيوي فعالة.

الصلة الاجتماعية والسياسية للكائنات المعدلة وراثيا

بينما تقدم الكائنات المعدلة وراثيًا العديد من الفوائد المحتملة للمجتمع ، إلا أن المخاطر المحتملة المرتبطة بها أثارت الجدل ، خاصة في صناعة الأغذية. يحذر العديد من المشككين من الأخطار التي قد تشكلها المحاصيل المعدلة وراثيًا على صحة الإنسان. على سبيل المثال ، قد يؤدي التلاعب الجيني إلى تغيير الخصائص المسببة للحساسية للمحاصيل. من غير الواضح أيضًا ما إذا كانت بعض المحاصيل المعدلة وراثيًا ، مثل الأرز الذهبي ، التي تحقق الوعد بتحسين الفوائد الصحية. أثار إطلاق البعوض المعدّل وراثيًا والكائنات المعدلة وراثيًا الأخرى في البيئة مخاوف أيضًا. ارتبطت المخاطر الأكثر رسوخًا بالانتشار المحتمل لجينات المحاصيل المهندسة للنباتات المحلية والتطور المحتمل لـ "الحشرات الخارقة" المقاومة للمبيدات الحشرية.

منذ أواخر التسعينات ، عالج الاتحاد الأوروبي هذه المخاوف من خلال تنفيذ قوانين صارمة لوضع العلامات على الكائنات المعدلة وراثيًا. في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كان مطلوبًا تسمية جميع الأطعمة المعدلة وراثيًا والأعلاف الحيوانية المعدلة وراثيًا في الاتحاد الأوروبي إذا كانت تتكون من منتجات معدلة وراثيًا أو تحتوي عليها بنسبة تزيد عن 0.9 في المائة. على النقيض من ذلك ، في الولايات المتحدة ، لم تتطلب الأطعمة التي تحتوي على مكونات معدلة وراثيًا وضع علامات خاصة ، على الرغم من أن المشكلة كانت محل جدل ساخن على المستوى الوطني ومستوى الولاية. ركز العديد من المعارضين لمنتجات GM على حججهم حول المخاطر غير المعروفة على سلامة الغذاء. ومع ذلك ، على الرغم من مخاوف بعض المجموعات الاستهلاكية والصحية ، وخاصة في أوروبا ، خلصت العديد من اللجان العلمية ، بما في ذلك إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ، إلى أن استهلاك الأطعمة المعدلة وراثيًا آمن ، حتى في الحالات التي تنطوي على الأطعمة المعدلة وراثيًا ذات المواد الوراثية من بعيد جدًا الكائنات الحية.

9 عرض

© 2023 by The Artifact. Proudly created with Wix.com

This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.
Start Now