نباتات معدلة وراثيا

النباتات المعدلة وراثيًا (بالإنجليزية:  Genetically modified plants) أو (بالإنجليزية: Transgenic plants) كغيرها من العضويات المعدلة وراثيا، هي نباتات تم تعديل الحمض النووي (دنا) لها باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية. ويتمثل الهدف من ذلك في كثيرٍ من الأحيان في منح ذلك النبات محل التعديل خلة جديدة لا يمكن الحصول عليها طبيعيًا في مثل ذلك الصنف من النبات. وتتضمن أمثلة على تلك السمات كلًا من مقاومة آفاتٍ بعينها، أمراضٍ محددةٍ أو حتى ظروفٍ بيئيةٍ، أو إنتاج عوامل دوائيةٍ أو مغذيةٍ معينةٍ من وراء تلك النباتات المعدلة.

التاريخ

نلاحظ هنا وقوع بعض درجات انسياب المورثات الطبيعي فيما بين السلالات النباتية، والذي غالبًا ما يكون نقلًا افقيًا للجينات أو جانبيًا. وتسهل كلٌ من الينقولات، الينقولات الرجعية (بالإنجليزية:  Retrotransposon)، الفيروسات الطليعية (بالإنجليزية:  provirus) وكذلك باقي العناصر الوراثية المتحركة والتي تنتقل طبيعيًا إلى مواقعٍ جديدةٍ في الجينوم. كما أنها غالبًا ما تنتقل إلى الأجناس الجديدة عبر مقياس زمني تطوري ارتقائي وتلعب دورًا رئيسيًا في إحداث التغييرات الجوهرية الديناميكية للكرموسومات خلال عملية الارتقاء والتطور.
وقد تم دمج بعض صور المواد الوراثية (بالإنجليزية:  germplasm) في بعض من الأغذية المشهورة من خلال زارعة المحاصيل التقليدية بواسطة التغلب صناعيًا على عوائق الخصوبة. فعلى سبيل المثال تم إنتاج حبوب القمحيلم المهجنة في عام 1876 من خلال تقاطع كلٍ من القمح والشيلم. ومنذ ذلك الحين، تم إجراء العديد من المحاولات والتجارب الهامة على القمح، ومنها مورثات التقزم ومقاومة أمراض النبات (بالإنجليزية:  Plant disease resistance). كما أن كلًا من زراعة الأنسجة النباتية (بالإنجليزية:  Plant tissue culture) والطفرات مكنت البشرية من تغيير وتحويل صناعة الجينوم النباتي.
هذا وقد وقعت أولى المحاولات الميدانية لإنتاج النباتات المعدلة وراثيًا في فرنسا والولايات المتحدة الأمريكية في عام 1986 عندما تم هندسة نبات التبغ ليصبح مقاومًا مبيدات الأعشاب. وفي عام 1987، كانت شركة بلانت جينتك سيستمز (بالإنجليزية:  Plant Genetic Systems) (الواقعة في خنت في بلجيكا)، والتي أسسها كلٌ من مارك فان مونتيج وجيف شيل، الأولى فيمجال تطوير نباتات (التبغ) المهندسة وراثيًا بالتسامح الحشري من خلال تعبير المورثات المشفرة لبروتينات المبيدات الحشرية من العَصَوِيَّةُ التُّورَنْجِيَّة (بالإنجليزية:  Bacillus thuringiensis). كما كانت جموهورية الصين الشعبية بدورها الدولة الأولى في السماح بتجارة النباتات التجارية المهندسة وراثيًا، من خلال إدخال التبغ المقاوم للفيروسات في عام 1992. وكان محصول بندورة (بالإنجليزية: Flavr Savr)، هو أول محصول معدل وراثيًا ومعتمد للبيع في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1994، والذي أثبت أنه يتمتع بفترة حفظ ما قبل البيع أطول من المحصول العادي. هذا وفي العام ذاته، اعتمد الاتحاد الأوروبي نبات التبغ المعدل وراثيًا على أنه مقاوم للمبيد الحشري بروموكسونيل (بالإنجليزية:  Bromoxynil)، مما يجعل ذلك النبات أول محصول مهندس وراثيًا ليتم بيعه في الأسواق الأوروبية. أما في عام 1995، تم اعتماد نبات بطاطس بي تي على أنها آمنة من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية (بالإنجليزية:  U.S. Environmental Protection Agency)، مما يجعلها أولى المحاصيل المنتجة للمبيد الحشري ليتم اعتمادها في الولايات المتحدة الأمريكية. أما في عام 2009، فقد تم زراعة 11 محصولًا مهندس وراثيًا للأغراض التجارية على نحو 330 مليون فدانًا (134 هكتارًا) في 25 دولةً ومنها على سبيل المثال الولايات المتحدة الأمريكية، البرازيل، الأرجنتين والهند وكندا والصين وباراغواي وجنوب أفريقيا.
وهذا يثبت أن الولايات المتحدة الأمريكية قامت بتبني خطةٍ تقانةٍ أكثر انتشارًا، في لا تمتلك أوروبا سوى عددًا قليلًا من النباتات المهندسة وراثيًا. وذلك باستثناء إسبانيا حيث تمثل الذرة المهندسة وراثيًا خمس إنتاج محصول الذرة فيها، بالإضافة إلى كمياتٍ أقلٍ في خمس دولٍ أخرى. كما كان للاتحاد الأوروبي قد فرض حظرًا رسميًا على الموافقة على المحاصيل المعدلة وراثيًا، حتى تم تغيير ذلك الموقف في عام 2006  في حركةٍ مثيرةٍ للجدل والنقاش. في حين يتم حاليًا تنظيم زراعة المحاصيل المهندسة وراثيًا من قبل الاتحاد الأوروبي.

التطوير

يتم إنتاج النباتات المعدلة وراثيًا في المعامل بواسطة تحويل البنية الوراثية، غالبًا من خلال إضافة واحدًا أو أكثر من المورثات (الجينات)، من جينوم النبات باستخدام أساليب وفنيات الهندسة الوراثية. إلا أننا نلاحظ أن غالبية النباتات المعدلة وراثيًا يتم إنتاجها بواسطة مدفع جيني، أو بواسطة التحول المعدَّل لبكتريا (باللاتينية: Agrobacterium tumefaciens).
ففي طريقة (بالإنجليزية: biolistic method)، يتم ربط الحمض النووي إلى جسيمات الذهب الصغيرة أو التنجستين والتي يتم "إطلاقها" أو "ضخها" بعد ذلك إلى داخل النسيج النباتي أو الخلايا النباتية الفردية، وذلك تحت ظروف ضغطٍ عالٍ. وتخترق الجسيمات المتسارعة كلًا من جدار وغشاء الخلية. ثم ينفصل الحمض النووي عن المعدن ويندمج ضمن جينوم النبات داخل النواة. حيث تم طبيق تلك الطريقة بنجاحٍ في العديد من المنتجات الزراعية، وبخاصةً تلك النباتات أحادية الفلقة كالقمح أو الذرة، والتي تعد طريقة التحول الجيني باستخدام  Agrobacterium tumefaciens  أقل نجاحًا معها. إلا أن أكثر المساويء الظاهرة والرئيسية لتلك الطريقة تتمثل في الضرر الخطير الذي يمكن أن تُحدثه للنسيج الخلوي.
وتُعَد الأغروبكتريا (Agrobacteria) طفيلياتٍ نباتيةٍ طبيعيةٍ، وتُستخدم قدرتها الطبيعية على نقل وتحويل الجينات بهدف تطوير وتنمية النباتات المعدلة وراثيًا. حيث تقوم تلك الأجروبكتريا بدمج المورثات داخل المضيف من النباتات بهدف إنتاج بيئةٍ مناسبةٍ لنفسها، مما يسفر عن تكاثر خلايا النبات بالقرب من مستوى التربة. كما أن المعلومات الوراثية لنمو الورم يتم تشفيرها على جزيئة (قطعة) حمض نووي دائرية ومتحركة (يُطلق عليه البلازميد). فعندما تعدي الأجروبكتريا نباتًا ما، فهي تنقل هذا التي دنا (بالإنجليزية:  T-DNA) إلى موقع عشوئي في جينوم النبات. فعندما يُستخدم في الهندسة الوراثية، يتم إزالة أو محو (التي دنا) من البلازميد النباتي ويحل محله المورث (الجين) الغريب المرغوب استخدامه هنا. مما يجعل من البكتريا ممثلةً للناقل، ممكنةً من تحقيق عملية نقل الجينات الأجنبية المرغوبة إلى داخل النبات. وتعمل تلك الطريقة خاصةً بصورةٍ جيدةٍ مع النباتات ثنائية الفلقة والتي منها البطاطس، الطماطم، والتبغ. إلا أن طريقة عدوى الأجروبكتريا تكون أقل نجاحًا في حالات المحاصيل والتي منها القمح والذرة.
مما يجعل الهدف من وراء تنمية وتطوير النباتات المعدلة وراثيًا يتمثل في تحسين فترة الصلاحية ومقاومة المرض (بالإنجليزية:  Disease resistance) ومقاومة المبيدات الحشرية (بالإنجليزية:  Pesticide resistance)، بالإضافة إلى مقاومة الآفات (بالإنجليزية:  Pest resistance). كما أن النباتات المعدلة وراثيًا للتسامح والتوافق مع مقاومة الإجهادات (بالإنجليزية:  Stress resistances) أو الإجهادات اللاأحيائية (بالإنجليزية:  Abiotic stress)، والتي منها الجفاف، الصقيع ونقص النيتروجين أو مع تزايد القيمة النيتروجينية (بالإنجليزية:  Biofortification) (ومنها على سبيل المثال الأرز الذهبي. حيث من المقصود لأجيال المستقبلية من اللنباتات المعدلة وراثيًا أن تكون ملائمة لظروف البيئة الشاقة أو يتم تحسينها بهدف إنتاج الطاقة الحيوية أو الوقود الحيوي. إلا أنه وبسبب التكلفة العالية لإجراء الأبحاث وعملية الزراعة، فإن غالبية المحاصيل المعدلة وراثيًا في مجال الزراعة تتمثل في المحاصيل النقدية والتي منها على سبيل المثال فول الصويا، الذرة، القطن واللفت. هذا وقد جاء في التقارير في عام 2009، على الرغم من ذلك، أن بعض الكميات القليلة من عمليات الزراعة للأغراض التجارية قد تم زراعتها من نباتات بنجر السكر، البابايا، الكوسة (القرع)، الفلفل الحلو، الطماطم، زهور البتونيا، القرنفل، الورود، وشجر الحور. هذا وقد هدفت بعض الأبحاث وأعمال التطوير تحسين استيلاد المحاصيل (بالإنجليزية:  Plant breeding) والتي تمثل أهميةً محليةً في الدول النامية، ومن تلك الأبحاث على سبيل المثال تحسين سلالات اللوبياء الظفرية المقاومة للحشرات في أفريقيا  والباذنجان المقاوم للحشرات في الهند.
ونلاحظ أن التبغ ونبتة أرابيدوبسيس ثاليانا (باللاتينية: Arabidopsis thaliana) هما أكثر النباتات المعدلة وراثيًا في الأبحاث، حيث يرجع ذلك إلى طرق التحول والانتقال جيدة التطوير الناجحة، بالإضافة إلى كلٍ من التكاثر السهل والجينومات جيدة الدراسة والفحص. ومن ثم، فهي تلعب دور أمثلة النباتات النموذجية لباقي السلالات النباتية الأخرى. هذا وقد اسْتُخْدِمَت النباتات المعدلة وراثيًا لأغراض المعالجة الحيوية للتربة الملوثة. حيث أُمْكِن إزالة كلٍ من الزئبق، السيلينيوم، والملوثات العضوية مثل ثنائي الفينيل متعدد الكلور من التربة باستخدام النباتات المعدلة وراثيًا المحتوية على مورثات الإنزيمات البكتيرية.

أنماط العمليات المستخدمة في الهندسة الوراثية للنبات

تتسم النباتات المعدلة وراثيًا بوجود بعض المورثات المحقونة داخلها والتي تم نقلها إليها من سلالاتٍ أخرى. حيث يمكن الحصول على تلك المورثات (الجينات) المحقونة إما من ضمن نفس المملكة (من نبات إلأى نبات) أو فيما بين الممالك (من بكتريا إلأى النبات). ويجب أن يتم تعديل الدنا المحقون في العديد من الحالات بصورةٍ طفيفةٍ بهدف التعبير الجيني بكفاءةٍ ودقةٍ في الكائن الحي المضيف. وتُسْتَخْدَمُ النباتات المعدلة وراثيًا للتعبير عن البروتينات مثل سموم البكاء من العصوية التورنجية، الجينات المقاومة لمبيدات الأعشاب والمستضدات من التطعيمات.
هذا ويمكن الحصول على النباتات المهجنة عن طريق عملية (بالإنجليزية:  Intragenesis) أو (بالإنجليزية:  Cisgenesis) بواسطة استخدام المورثات (cisgene) الموجودة ضمن نفس السلالة أو تلك القريبة منها، حيث تقع عملية تربية النبات التقليدية. وهنا يوضح بعض المزارعين والباحثين أن مثل تلك التعديلات التهجينية (متماثلة التركيب الداخلي) لها أهميتها للنباتات التي يصعب تهجينها باستخدام الطرق التقليدية (ومن أمثلتها البطاطس)، بالإضافة إلى أن تلك النباتات التي تنتمي إلى التصنيف متماثل التركيب الوراثي لا تتطلب نفس مستوى التنظيم أو الترشيع القانوني كباقي العضيات المعدلة وراثيًا.
ويتم هندسة النباتات وراثيًا في مجال الأبحاث بغرض اكتشاف وظائف جيناتٍ محددةٍ. ولعل أحد السبل لتحقيق ذلك تتمثل في القضاء (بالإنجليزية:  knockout) على الجين مصدر الاهتمام وملاحظة ما يقوم النمط الظاهري بتطويره. في حين تتمثل إحدى الطرق الأخرى في ربط الجين بمحفزٍ قويٍ وملاحظة ماذا سيحدث عندما يتم زيادة تعبيره. ومن الأساليب الشائعة المستخدمة لاكتشاف أين يتم التعبير عن الجين يتمثل في ربطه إلى نظام تقرير gus (بالإنجليزية: GUS reporter system) أو إلى الجين المراسل (بالإنجليزية:  reporter gene) والذي يسمح بتصور الموقع.
كما استخدم أول محصولٍ معدل وراثيًا لأغراضٍ اقتصاديةٍ (طماطم Flavr Savr) تقانة انتقال المعلومات الجينية (بالإنجليزية:  RNA interference)، حيث يتماثل أو يتوافق الدنا المدمج (المحقون) مع جينٍ داخليٍ موجودٍ بالفعل داخل جسم النبات. حيث عندما يتم التعبير عن الجيمن المحقون هذا، يصبح له القدرة على قمع أو كبح ترجمة البروتين الداخلي. وهنا يتم تطوير أنظمة المضيف لتسليم انتقال المعلومات الجينية، حيث يُعَبِّرُ النبات عن الدنا (الحمض النووي الذي سيتداخل مع تخليق البروتين الحيوي للحشرات، الديدان وباقي الطفيليات الأخرى. مما قد يتيح طريقةً جديدةً لحماية النباتات من الآفات.

الآثار الزراعية للنباتات المعدلة وراثيًا

لا تفرض عملية تهجين النباتات المعدلة وراثيًا مخاطرًا بيئيةً محتملةً فقط، إلا أنها قد تتسبب في إزعاجٍ للمزارعين ومنتجي الأغذية. مما دعى العديد من الدول ليكون لها تشريعاتها الخاصة بالنباتات المعدلة وراثيًا والتقليدية في الوقت ذاته بالإضافة إلى الأطعمة والأغذية المشتقة منها، كما أن المستهلكين يطالبون بحرية الاختيار لشراء المنتجات التقليدية أو المشتقة من النباتات المعدلة وراثيًا. مما يتطلب توافر مقاييس ومعايير التعايش (بالإنجليزية:  Co-existence of genetically modified and conventional crops and derived food and feed) على المستوى الحقلي بالإضافة إلى توفير مقاييس تتبع الكائنات الحية المعدلة وراثيًا عبر كامل سلسلة صناعة الغذاء والأعلاف. وتقوم العديد من المشروعات البحثية مثل Co-Extra، SIGMEA وTranscontainer بالبحث والاستقصاء في كيفية قيام المزارعين بتجنب تهجين وخلط المحاصيل المعدلة وراثيًا وغير المعدلة وراثيًا، بالإضافة غلى كيفية ضمان صانعي المنتجات الغذائية والأعلاف وتنويعهم في السبل المستخدمة لعزل سلسلتي الإنتاج كلتيهما.

التعايش والتتبع

يطالب المستهلكون في العديد من دول العالم وخاصةً دول الإتحاد الأوروبي بالاختيار بين الأطعمة المشتقة من النباتات المعدلة وراثيًا والنباتات المزروعة بصورةٍ اصليةٍ تقليديةٍ. ما يتطلب عملية تصنيفٍ بالملصقات بالإضافة إلى الفصل الموثوق للمحاصيل معدلة وراثيًا عن المحاصيل الأخرى المزروعة بصورةٍ تقليدية. على المستوى الحقلي وعبر سلسلة الإنتاج كاملةً.
هذا وقد أوضحت الأبحاث التي يتم إجراؤها أن التعايش يمكن إدراكه بواسطة العديد من المعايير الزراعية، والتي منها على سبيل المثال المسافات العازلة للنباتات المعدلة وراثيًا (بالإنجليزية:  Isolation distance for genetically modified plants) أو استراتيجيات الاحتواء الحيوي (بالإنجليزية:  Biological containment). 
أما بالنسبة لتتبع الكائنات الحية المعدلة وراثيًا، فقد قامت منظمة التعاون والتنمية الاقتصادية بتقديم "معرِّفٍ فريدٍ" والذي يتم منحه لأية منظمةٍ غير حكوميةٍ عندما يتم اعتمادها. حيث يجب تمرير هذا المعرِّف الفريد في كل مرحلةٍ من مراحل العملية.
كما قامت العديد من الدول بتشكيل تشريعات التصنيف والملصقات بالإضافة إلى الدلائل التوجيهية حول عمليتي التعايش والتتبع. كما استهدفت بعض المشاريع البحثية مثل Co-Extra، SIGMEA و Transcontainerبحث واستقصاء الطرق المحسَّنة لضمان التعايش ومنح أصحاب المصالح الأدوات اللازمة لتنفيذ كلٍ من التعايش والتتبع.