التعديل الجيني هو عملية تغيير التركيب الجيني للكائن الحي. وقد تم ذلك بشكل غير مباشر لآلاف السنين عن طريق تربية النباتات والحيوانات المتحكم فيها أو انتقائية. جعلت التكنولوجيا الحيوية الحديثة من الأسهل والأسرع استهداف جينة معينة لتغيير أكثر دقة للكائن الحي من خلال الهندسة الوراثية.
غالبًا ما يستخدم المصطلحان "المعدل" و "الهندسي" بالتبادل في سياق وضع العلامات على الأطعمة المعدلة وراثيًا أو "الكائنات المعدلة وراثيًا". في مجال التكنولوجيا الحيوية ، تشير الكائنات المعدلة وراثيًا إلى الكائنات المعدلة وراثيًا ، بينما في صناعة المواد الغذائية ، يشير المصطلح حصريًا إلى الطعام الذي تم تصميمه عن عمد ولم يتم تربيته بشكل انتقائي. يؤدي هذا التناقض إلى الارتباك بين المستهلكين ، وبالتالي تفضل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) مصطلح المهندسة وراثيًا (GE) للأغذية.
تاريخ موجز للتعديل الجيني
يعود التعديل الجيني إلى العصور القديمة ، عندما أثر البشر على علم الوراثة عن طريق تكاثر الكائنات الحية بشكل انتقائي ، وفقًا لمقالة بقلم جابرييل رانجيل ، عالم الصحة العامة في جامعة هارفارد. عندما تتكرر على مدى عدة أجيال ، تؤدي هذه العملية إلى تغييرات جذرية في الأنواع.
من المحتمل أن تكون الكلاب هي أول الحيوانات التي تم تعديلها وراثيًا عن قصد ، مع بدايات هذا الجهد الذي يعود إلى حوالي 32000 سنة ، وفقًا لرانجيل. انضمت الذئاب البرية إلى أسلافنا من الصيادين-الجامعين في شرق آسيا ، حيث تم تدجين الكلاب وتربيتها لزيادة الانقياد. على مدى آلاف السنين ، قام الناس بتربية الكلاب ذات الشخصية المرغوبة والسمات الجسدية المختلفة ، مما أدى في النهاية إلى مجموعة واسعة من الكلاب التي نراها اليوم.
يعتبر القمح من أقدم النباتات المعدلة وراثيا المعروفة. يُعتقد أن هذا المحصول الثمين نشأ في الشرق الأوسط وشمال إفريقيا في المنطقة المعروفة باسم الهلال الخصيب ، وفقًا لمقال نشر عام 2015 في مجلة الطب التقليدي والتكميلي. قام المزارعون القدماء بتربية أعشاب القمح بشكل انتقائي ابتداء من حوالي 9000 قبل الميلاد. لإنشاء أصناف مستأنسة مع حبوب أكبر وبذور أكثر صلابة. بحلول عام 8000 قبل الميلاد ، كانت زراعة القمح المستأنس قد انتشرت في جميع أنحاء أوروبا وآسيا. أدى التكاثر الانتقائي المستمر للقمح إلى آلاف الأصناف التي تزرع اليوم.
شهدت الذرة أيضًا بعض التغيرات الجينية الأكثر دراماتيكية على مدى آلاف السنين الماضية. تم اشتقاق المحصول الرئيسي من نبات يعرف باسم teosinte ، وهو عشب بري ذو آذان صغيرة لا تحمل سوى عدد قليل من الحبوب. بمرور الوقت ، قام المزارعون بتربية أعشاب teosinte بشكل انتقائي لإنشاء ذرة ذات آذان كبيرة تنفجر بحبات.
بالإضافة إلى تلك المحاصيل ، خضع الكثير من المنتجات التي نتناولها اليوم - بما في ذلك الموز والتفاح والطماطم - لأجيال عديدة من التربية الانتقائية ، وفقًا لرانجيل.
تم تطوير التكنولوجيا التي تقطع وتحول على وجه التحديد قطعة من الحمض النووي المؤتلف (rDNA) من كائن إلى آخر في عام 1973 من قبل هربرت بوير وستانلي كوهين ، الباحثين في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، وجامعة ستانفورد ، على التوالي. نقل الزوج قطعة من الحمض النووي من سلالة من البكتيريا إلى أخرى ، مما يتيح مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا المعدلة. في العام التالي ، أدخل عالمان بيولوجيان جزيئيان أمريكيان ، بياتريس مينتز ورودولف جينيش ، المواد الوراثية الأجنبية في أجنة الفئران في التجربة الأولى لتعديل الحيوانات وراثيًا باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية.
كما قام الباحثون بتعديل البكتيريا لاستخدامها كأدوية. في عام 1982 ، تم تصنيع الأنسولين البشري من الهندسة المعدلة وراثيا بكتريا قولونية البكتيريا ، لتصبح أول دواء بشري تم هندسةه وراثيا وافقت عليه إدارة الغذاء والدواء ، وفقا لرانجيل.
الغذاء المعدل وراثيا
هناك أربع طرق أساسية لتعديل المحاصيل وراثيًا ، وفقًا لجامعة ولاية أوهايو:
- التكاثر الانتقائي: يتم إدخال سلالتين من النباتات وتربيتها لإنتاج ذرية ذات سمات محددة. يمكن أن يتأثر ما بين 10000 و 300000 من الجينات. هذه هي أقدم طريقة للتعديل الوراثي ، ولا يتم تضمينها عادةً في فئة الأغذية المعدلة وراثيًا.
- الطفرات: تتعرض بذور النبات عن قصد للمواد الكيميائية أو الإشعاع من أجل تحور الكائنات الحية. يتم الحفاظ على النسل مع الصفات المطلوبة وتربيتها. لا يتم تضمين الطفرات أيضًا في فئة الطعام المعدلة وراثيًا.
- تداخل الحمض النووي الريبي: تم تعطيل الجينات الفردية غير المرغوب فيها في النباتات لإزالة أي صفات غير مرغوب فيها.
- الجينات المعدلة وراثيا: يتم أخذ الجين من نوع واحد وزرعه في نوع آخر من أجل إدخال سمة مرغوبة.
تعتبر الطريقتان الأخيرتان المدرجتان من أنواع الهندسة الوراثية. اليوم ، خضعت بعض المحاصيل للهندسة الوراثية لتحسين إنتاج المحاصيل ، ومقاومة تلف الحشرات والمناعة ضد أمراض النبات ، وكذلك لإدخال قيمة غذائية متزايدة ، وفقًا لإدارة الغذاء والدواء. في السوق ، تسمى هذه المحاصيل المعدلة وراثيا ، أو المحاصيل المعدلة وراثيا.
قالت نيتيا جاكوب ، عالمة المحاصيل بكلية أكسفورد بجامعة إيموري في جورجيا: "قدمت المحاصيل المعدلة وراثيًا الكثير من الوعود في حل القضايا الزراعية".
كان أول محصول هندسي تم اعتماده للزراعة في الولايات المتحدة هو طماطم Flavr Savr في عام 1994. (من أجل زراعتها في الولايات المتحدة ، يجب قبول الأطعمة المعدلة وراثيًا من قبل وكالة حماية البيئة (EPA) و FDA). تتمتع الطماطم الجديدة بفترة صلاحية أطول بفضل إلغاء تنشيط الجين الذي يتسبب في أن تصبح الطماطم إسفنجية بمجرد التقاطها. كما وعدت الطماطم بتعزيز النكهة ، وفقًا لقسم الزراعة والموارد الطبيعية بجامعة كاليفورنيا.
اليوم ، يعد القطن والذرة وفول الصويا من المحاصيل الأكثر شيوعًا التي تزرع في الولايات المتحدة. يتم تعديل ما يقرب من 93 في المائة من فول الصويا و 88 في المائة من محاصيل الذرة وراثيًا ، وفقًا لإدارة الغذاء والدواء. تم تصميم العديد من المحاصيل المعدلة وراثيًا ، مثل القطن المعدل ، لتكون مقاومة للحشرات ، مما يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى مبيدات الآفات التي يمكن أن تلوث المياه الجوفية والبيئة المحيطة ، وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية (USDA).
في السنوات الأخيرة ، أصبحت زراعة المحاصيل المعدلة وراثيًا على نطاق واسع مثيرة للجدل بشكل متزايد.
قال جاكوب "أحد المخاوف هو تأثير الكائنات المعدلة وراثيًا على البيئة". "على سبيل المثال ، يمكن أن ينجرف حبوب اللقاح من محاصيل الكائنات المعدلة وراثيًا إلى حقول المحاصيل غير المعدلة وراثيًا وكذلك إلى مجموعات الأعشاب ، مما قد يؤدي إلى اكتساب الكائنات غير المعدلة وراثيًا خصائص الكائنات المعدلة وراثيًا بسبب التلقيح المتبادل."
قال يعقوب إن حفنة من شركات التكنولوجيا الحيوية الكبرى تحتكر صناعة المحاصيل المعدلة وراثيا ، مما يجعل من الصعب على المزارعين الصغار على المستوى المعيشي كسب قوتهم. ومع ذلك ، في حين أنه قد يتم طرد بعض المزارعين من العمل ، فإن أولئك الذين يعملون مع شركات التكنولوجيا الحيوية قد يجنون الفوائد الاقتصادية لزيادة غلة المحاصيل وخفض تكاليف مبيدات الآفات ، كما قالت وزارة الزراعة الأمريكية.
يعد وضع العلامات على الأغذية المعدلة وراثيًا أمرًا مهمًا لغالبية الناس في الولايات المتحدة ، وفقًا لاستطلاعات أجرتها تقارير المستهلك ، و New York Times و The Mellman Group. يعتقد الناس بشدة أن وضع العلامات على الكائنات المعدلة وراثيًا يعتقد أن المستهلكين يجب أن يكونوا قادرين على تحديد ما إذا كانوا يرغبون في شراء الأطعمة المعدلة وراثيًا.
ومع ذلك ، قال يعقوب ، لا يوجد دليل علمي واضح على أن الكائنات المعدلة وراثيًا خطرة على صحة الإنسان.
التعديل الوراثي للحيوانات والبشر
اليوم ، يتم تربية الماشية بشكل انتقائي لتحسين معدل النمو وكتلة العضلات وتشجيع مقاومة الأمراض. على سبيل المثال ، تم تربية سلالات معينة من الدجاج التي تم تربيتها من أجل اللحوم لتنمو أسرع بنسبة 300 في المائة اليوم مما كانت عليه في الستينيات ، وفقًا لمقال نشر عام 2010 في Journal of Anatomy. في الوقت الحالي ، لا يتم تصميم أي منتجات حيوانية في السوق في الولايات المتحدة ، بما في ذلك الدجاج أو اللحم البقري ، هندسيًا ، وبالتالي ، لا يتم تصنيف أي منها كمنتجات غذائية معدلة وراثيًا أو GE.
على مدى العقود العديدة الماضية ، قام الباحثون بتعديل حيوانات المختبر وراثيًا لتحديد الطرق التي يمكن أن تساعد بها التكنولوجيا الحيوية يومًا ما في علاج أمراض الإنسان وإصلاح تلف الأنسجة في البشر ، وفقًا للمعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري. واحد من أحدث أشكال هذه التكنولوجيا يسمى CRISPR (وضوحا "هش").
تعتمد هذه التقنية على قدرة جهاز المناعة البكتيرية على استخدام مناطق كريسبر وإنزيمات Cas9 لإبطال عمل الحمض النووي الأجنبي الذي يدخل إلى الخلية البكتيرية. قال جريتشين إدوالدز-جيلبرت ، الأستاذ المساعد في علم الأحياء في كلية سكريبس في كاليفورنيا ، إن نفس التقنية تجعل من الممكن للعلماء استهداف جين معين أو مجموعة من الجينات للتعديل.
يستخدم الباحثون تقنية CRISPR للبحث عن علاج للسرطان ولإيجاد وتحرير قطع مفردة من الحمض النووي قد تؤدي إلى أمراض مستقبلية لدى الفرد. وقال إدوالدس جيلبرت إن العلاج بالخلايا الجذعية يمكن أن يستفيد أيضًا من الهندسة الوراثية في تجديد الأنسجة التالفة ، مثل السكتة الدماغية أو النوبة القلبية.
في دراسة مثيرة للجدل للغاية ، يدعي باحث واحد على الأقل أنه اختبر تقنية كريسبر على الأجنة البشرية بهدف القضاء على احتمالية الإصابة بأمراض معينة. واجه هذا العالم تدقيقا قاسيا ووضع تحت الإقامة الجبرية في وطنهم الصين لبعض الوقت.
المعضلة الأخلاقية
قد تكون التكنولوجيا متاحة ، ولكن هل يجب على العلماء متابعة دراسات التعديل الوراثي لدى البشر؟ قالت ريفكا واينبرغ ، أستاذ الفلسفة في كلية سكريبس ، إن ذلك يعتمد.
قال واينبرغ: "عندما يتعلق الأمر بشيء مثل التكنولوجيا ، عليك التفكير في النية والاستخدامات المختلفة لها".
يتم إجراء معظم التجارب الطبية للعلاجات التي تستخدم الهندسة الوراثية على المرضى الموافقين. ومع ذلك ، فإن الهندسة الوراثية على الجنين قصة أخرى.
وقال واينبرغ "إن التجريب على البشر دون موافقتهم هو في الأساس إشكالية". "لا توجد مخاطر فحسب ، بل لم يتم تحديد المخاطر. لا نعرف حتى ما نخاطر به."
وقال واينبرغ إذا كانت تكنولوجيا الجيل التالي متاحة وأثبتت أنها آمنة ، فإن الاعتراضات على اختبارها في البشر ستكون ضئيلة. لكن ليست هذه هي المسألة.
قال واينبرغ "إن المشكلة الكبرى في كل هذه التقنيات التجريبية هي أنها تجريبية". "إن أحد الأسباب الرئيسية التي جعلت الناس الصينيين مروعين للغاية من استخدام تقنية CRISPR على الأجنة هو أنها في مرحلة مبكرة من التجارب. إنها ليست هندسة وراثية. إنك تقوم بالتجارب عليهم فقط."
تدرك الغالبية العظمى من المؤيدين للهندسة الوراثية أن التكنولوجيا ليست جاهزة للاختبار على البشر بعد ، وتصرح بأن العملية ستستخدم من أجل الخير. قال يعقوب إن هدف التعديل الوراثي "كان دائمًا معالجة المشكلات التي تواجه المجتمع البشري حاليًا".
قراءة متعمقة:
