مهندسی ژنتیک؛ فناوری حفظ و توسعه تنوع زیستی

مهندسی ژنتیک؛ فناوری حفظ و توسعه تنوع زیستی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین ژنتیک در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم.

همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدیدشونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آن‎ها مرتفع می‌شود. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و ژنتیک مولکولی برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده‌است؛ در این میان با توجه به اهمیت تنوع زیستی به عنوان یکی از عوامل پایه تولید و شاید مهمترین آن‎ها، ابداع علمی مهندسی ژنتیک توانسته است ارزش و اهمیت این تنوع زیستی را دوچندان کند؛ زیرا آنچه تا دیروز علفی بی فایده در شوره‎زارها و بیابان‎ها تلقی می‌شد، امروز به عنوان منبع مهمی برای ژن‌های تحمل به شوری و خشکی ارزیابی می‌شود و از ارزش بسزایی برخوردار است. با این وجود با توجه به ابهاماتی که طی چند ماه گذشته به خصوص در مورد استفاده از فناوری مهندسی ژنتیک و بکارگیری محصولات تراریخته در برخی رسانه‌ها ایجاد شده است، بی‎مناسبت ندیدیم در نشستی با دکتر مهدی زهراوی متخصص تنوع زیستی و عضو هیات علمی بانک ژن ملی گیاهی ایران تاثیر محصولات تراریخته بر محیط زیست و همچنین تنوع زیستی را مورد بحث و بررسی قرار دهیم که ماحصل آن را در ذیل ملاحظه می‎کنید:

* آقای دکتر تاثیرگیاهان تراریخته بر روی تنوع زیستی چیست؟

** مهندسی ژنتیک بی‎تردید در حفظ و توسعه تنوع زیستی و محیط زیست نقش بسزایی ایفاء می‌کند و بطور کلی هیچ آسیبی به تنوع زیستی نمی‌رساند.

* پس تردیدهای ابراز شده در برخی رسانه‎ها درخصوص تأثیر مهندسی ژنتیک بر تنوع زیستی از کجا نشأت می‌گیرد؟

** قبل از قضاوت در مورد هر مقوله لازم است نسبت به آن شناخت کافی پیدا کنیم. قضاوت پیرامون تنوع زیستی بدون اینکه درک و شناخت کافی از ارکان و سطوح آن داشته باشیم، صحیح نخواهد بود. اکثر اظهارات و استدلالات نادرست در مورد دینامیک تنوع زیستی از نبود چنین شناختی نشأت می‌گیرد. برای اینکه بتوانیم نقش و اهمیت مهندسی ژنتیک در حفاظت از تنوع زیستی را درک کنیم، لازم است آن را با رویکردهای جایگزین مورد مقایسه قرار دهیم. بطور مثال یکی از معضلات اساسی بخش کشاورزی، عوامل زیستی مهاجم است که تحت عنوان کلی آفت نامیده می‌شوند بیمارگران مهمی از قارچ‌ها، پروکاریوت‌ها، ویروس‌ها، ویروئیدها، میکوپلاسماها و نماتدها و همچنین حشرات زیان آوری مثل سن گندم، ملخ‌ها، شته‎ها، کنه‎ها و علف‎های هرز وجود دارند که خسارت شدیدی را به محصولات کشاورزی وارد می‌آورند. لذا کنترل مؤثر این عوامل همیشه به عنوان یکی از دغدغه‌ها مطرح بوده است. زیرا در غیراین صورت تولید غیراقتصادی‌شده و با شکست همراه خواهد بود. مهندسی ژنتیک به عنوان یک ابزار مؤثر وارد این عرصه شده است و درصورت عدم بکارگیری این رویکرد نوین، ناگزیر خواهیم بود به روش سنتی مصرف سموم شیمیایی متوسل شویم. این سموم علاوه بر اینکه به شدت محیط زیست را آلوده می‌کنند و تهدیدی جدی بر سکنه‎های طبیعی خاک، آب و هوا شامل میکروبیوتا، فون و پوشش گیاهی طبیعی در محیط زیست هستند. در این خصوص مثال‌های شاخص و شناخته شده‌ای از قارچ‎های همزیست ریشه، قارچ‎های آنتاگونیست، حشرات مفید مثل زنبورهای پارازیتوئید، شکارگرها و ده‌ها مثال دیگر وجود دارند. هرچند در حال حاضر آفت کش‎های شیمیایی (علف کش‎ها، بیمارگرکش‌ها، حشره کش‌ها و کنه‎کش‌ها) با مکانیسم اثر تخصصی هم وجود دارند ولی بسیاری از سموم شیمیایی مصرفی دارای طیف اثر وسیع هستند؛ بدین معنی که تأثیر آن‎ها فقط به آفت هدف محدود نمی‌شود، بلکه دامنه‌ای از ارگانیسم‌های مفید و مضر را هم از بین می‌برند. از طرف دیگر استفاده بی‎رویه و غیرهوشمندانه از بسیاری از آفت کش‌های تخصصی هم باعث بروز مقاومت در جمعیت های هدف شده و لذا بعد از مدتی نه چندان طولانی اثر خود را از دست می‎دهند. از سوی دیگر سموم شیمیایی جمعیت‌های آفت مهاجم را بطور کامل ازبین نمی‌برند. مثلاً هیچ قارچ‌کشی سبب مرگ ۱۰۰ درصد قارچ بیمارگر نمی‌شود. در چنین حالتی، جمعیت عامل بیماری‌زای باقیمانده به سرعت به سطح اولیه افزایش می‌یابد. برخی از سموم شیمیایی برای اینکه در کنترل عامل مهاجم مؤثر واقع شود، لازم است طی چرخه زندگی گیاه زراعی، به دفعات بسیار زیادی مورد استفاده قرار گیرند. در چنین شرایطی حجم آلودگی ایجاد شده و تخریب محیط زیست غیرقابل تصور است. حال آنکه در روش مهندسی ژنتیک، صفت انتقال یافته کاملاً اختصاصی عمل کرده و بطور مؤثر، فقط ارگانیسم هدف را مهار می‌کند بدون اینکه هیچ گونه آلودگی محیطی دربرداشته باشد.

* برخی از مدعیان و مخالفان مهندسی ژنتیک ادعا کرده‌اند که مهندسی ژنتیک ممکن است سبب ایجاد نژادها و سویه‌های مقاوم در جمعیت بیمارگر شود. این موضوع تا چه حد صحیح است؟

** ایجاد مقاومت در نژادها و سویه‌های مختلف توسط مهندسی ژنتیک به دلایلی که در ادامه ذکر خواهد شد، از احتمال ضعیفی برخوردار است و با اعمال مدیریت صحیح می‌توان گفت تقریباً غیرمحتمل خواهد بود. تاکنون هم گزارش معتبری در این زمینه وجود نداشته است. حال آنکه مقاوم شدن عوامل بیماری‌زا در برابر سموم شیمیایی پدیده‌ای رایج و عمومی است و گزارشات زیادی در این زمینه موجود است. بطور مثال در تحقیقی، مقاومت بیش از ۷۰ گونه از قارچ‌های بیماری‌زا نسبت به حدود ۶۰ ترکیب قارچ‌کش گزارش شده است.

* آیا در جهت احتراز از شبهات آسیب به تنوع زیستی، توسل به روش‌های اصلاح نباتات سنتی بنحوی که نیاز به مهندسی ژنتیک نباشد، کفایت نمی‌کند؟

** اتفاقاً ادعا شده است که روش‌های سنتی اصلاح نباتات در ردیف اول صف متهمین به کاهش تنوع ژنتیکی به عنوان یکی از سطوح تنوع زیستی قرار دارد. شواهد تاریخی فراوانی در این زمینه موجود است. ورود ارقام پرعملکرد پاکوتاه با قابلیت کودپذیری بالا در پی انقلاب سبز منجر به کنار گذاشتن کشت ارقام محلی در کشورهای مختلف و در نهایت منجر به انقراض آن‎ها شد. اصلاح نباتات سنتی، پایه ژنتیک ارقام تجاری فعلی که در سراسر جهان بطور گسترده در حال کشت و کار هستند را محدود کرده و سبب آسیب پذیری ژنتیکی آن‎ها نسبت به عوامل نامساعد محیطی و زیستی شده است. اپیدمی‌های گسترده بیماری‌های گیاهی که هر از چند مدت در سراسر جهان شاهد آن هستیم از آثار بسیار هولناک این آسیب پذیری ژنتیکی است. به عنوان نمونه از اپیدمی بیماری زنگ زرد در کشورمان در سال ۱۳۷۲ می‌توان نام برد که سبب از بین رفتن بیش از یک و نیم میلیون تن گندم شد. همچنین در سال‌های اخیر نژاد جدیدی از زنگ ساقه گندم ظهور و گسترش بین قاره‌ای پیدا کرد، به نحوی که سبب رعب و وحشت زیادی شده و کشاورزی بسیاری از کشورها را در معرض مخاطره قرار داد.

* آیا ارقام ابتدایی گیاهان زراعی که بطور طبیعی بوجود آمده‌اند و یا استفاده از ارقام محلی که اشاره داشتید به عنوان منابع ژنتیکی کفایت نمی‌کنند؟

** اولاً این منابع ژنتیک، تکافوی تأمین غذای جمعیت رو به رشد جهان را نمی‌کنند. باید توجه داشت که در حال حاضر جمعیت جهان با نرخ رشد ۵.۱ درصد در حال افزایش است درصورتی‌که بطور مثال افزایش تولید گندم از نرخی برابر با ۹.۰ درصد برخوردار است. به عبارت دیگر با وجود تمام تمهیدات و تلاش‌های صورت گرفته برای افزایش تولید محصولات کشاورزی، هنوز بخش قابل توجهی از مردم جهان از گرسنگی رنج می‌برند و این وضع با گذشت زمان وخیم‌تر هم می‌شود. ثانیاً باید توجه داشت گرچه ارقام بومی ذخایر ژنتیکی ارزشمندی و متنوعی محسوب می‌شوند، اما تنوع موجود در آن‎ها در مقایسه با ظرفیت غنی که در خویشاوندان وحشی موجود است، بسیار محدودتر است. به عبارت دیگر از آنجا که گونه‌های زراعی اهلی امروزی از اجداد وحشی حاصل شده‌اند، لذا از تنوع ژنتیکی کمتری نسبت به گونه‌های وحشی خویشاوندشان برخوردارند. کاهش تنوع در گونه‌های اهلی نسبت به خویشاوندان وحشی، ریشه در فرایند اهلی شدن دارد. اتفاقات رخ داده هنگام ایجاد اولین نمونه‌های اهلی توسط طبیعت و ادامه فرایند اهلی شدن به دست بشر منجر به محدود شدن تنوع ژنتیکی شده است. از این رو منابع غنی از ژن‌های ارزشمند در اجداد وحشی وجود دارد که به دلایل فوق به داخل گیاه زراعی راه نیافته‌اند. مهندسی ژنتیک با انتقال این ژن‌ها به درون گونه‌های زراعی فرصت استفاده از این منابع ذی قیمت را میسر می‌سازد.

* مگر با سایر روش‌های زیست فناوری غیراز مهندسی ژنتیک نمی‌توان این انتقال را انجام داد؟

** تلاش‌های زیادی در این زمینه صورت گرفته است و با موفقیت‌های چشمگیری هم همراه بوده است. اما دو نکته وجود دارد که استفاده از روش‌های مهندسی ژنتیک را در این رابطه اجتناب ناپذیر می‌کند. نکته اول اینکه در روش سنتی با ایجاد هیبریدهای مصنوعی بین گونه‌ها، مقدار زیادی از ژن های گونه وحشی که اکثراً نامطلوب هستند بطور ناخواسته وارد گونه زراعی می‌شود.

* آیا نمی‌توان پس از ایجاد هیبریدهای مصنوعی، با انجام تلاقی‌های مکرر با والد اهلی، در عین حفظ ژن مطلوب ژن‌های ناخواسته را حذف کرد؟

** این روش بطور سنتی انجام می‌شود و تلاقی برگشتی نام دارد. ولی نتیجه تحقیقات نشان داده است که حتی بعد از انجام ده نسل تلاقی برگشتی، درصدی از ماده ژنتیکی بیگانه در گونه زراعی باقی می‌ماند. حتی در برخی موارد ژن مورد نظر از چنان پیوستگی با ژن‌های نامطلوب برخوردار بوده که منجر به صرف نظر از آن شده است. یادآوری این نکته لازم است که گونه‌های وحشی همانطور که از اسمشان پیداست از لحاظ زراعی بسیار نامطلوبند و لذا بروز صفات بسیار نامطلوب ناشی از باقی ماندن بخش قابل توجهی از ماده ژنتیکی گونه وحشی در زمینه ژنتیکی گونه زراعی دور از انتظار نیست.

* نکته دوم چه بود؟

**نکته دوم و مهمتر اینکه با روش‌های مهندسی ژنتیک می‌توان مکانیسم‌های زیستی موجود در سایر ارگانیسم‌ها را هم وارد گونه زراعی کرد. این مکانیسم‌ها حتی در گونه‌های خویشاوند وحشی موجود نیستند. لذا این روش‌ها به ما امکان می‌دهد که دامنه تنوع را حتی به فراتر از گونه‌های نزدیک گیاه زراعی گسترش دهیم. از آنجا که این مکانسیم‌های جدید در گونه زراعی و خویشاندان آن سابقه نداشته‌اند، عوامل مهاجم هم متناظر با آن تکامل پیدا نکرده‌اند و در تقابل، محکوم به شکست خواهند بود. از طرفی زمان زیادی هم لازم است تا عوامل مهاجم بتوانند در خود، مکانیسم‌های جدیدی در جهت غلبه، تکامل و توسعه دهند. لذا می‌توان ادعا کرد که تنوع حاصل از روش‌های مهندسی ژنتیک علاوه بر گستردگی، از پایداری به مراتب بیشتری هم برخوردار خواهند بود.

* معرفی و کشت ارقام گیاهی تراریخته در مراکز پیدایش گونه‌های گیاهی چه حکمی دارد؟

** برخی به اشتباه تصور می‌کنند که معرفی گیاهان تراریخته در مناطقی که به عنوان منشاء پیدایش گونه‌های گیاهی شناخته می‌شوند، سبب خسارت به ذخایر ژنتیکی بومی می‌شود. استدلال در این زمینه نیازمند آگاهی از اصول تکامل و دینامیک جمعیت است. مراکز پیدایش گونه‌های گیاهی معمولاً به عنوان مناطقی با تنوع ژنتیکی بالا شناخته می‌شوند. طبق یک اصل پذیرفته شده، سطوح بالای تنوع سبب ایجاد خصوصیات بافری یا قابلیت انعطاف در جمعیت می‌شود. سیستم‌های واجد این خصوصیات، دارای ظرفیت بالایی در جذب درونی تغییرات و ایجاد تعادل هستند. لذا تغییرات جدید ایجاد شده توسط گیاه تراریخته به عنوان یک عنصر خارجی معرفی شده به درون جمعیت پوشش گیاهی، توسط سیستم متعادل، هضم و جذب می‌شود. بنابراین احتراز از ورود موجودات تراریخته با هدف حفظ یکپارچگی و دست نخورده ماندن ژنوم گونه‌ها و ارقام محلی، تصور نادرستی است. از طرف دیگر در تعریف مفهوم مرکز پیدایش گیاهان، هنوز بین دانشمندان اتفاق نظر وجود ندارد و به همین دلیل مناطق مختلفی به عنوان منشاء گونه‌های گیاهی توسط دانشمندان مختلف پیشنهاد شده است. از سوی دیگر با پیشرفت‌های باستان شناسی و پیدا شدن شواهد جدید مشخص شده است که برخی از مناطق، به اشتباه به عنوان منشاء پیدایش برخی گونه‌ها فرض شده است و احتمالاً گونه‌های مذکور در ناحیه دیگری پدید آمده‌اند. لذا در چنین وضعی که تعیین دقیق مکان پیدایش گونه‌های گیاهی در هاله‎ای از ابهام قرار دارد، هراس از ورود تراریخته به منطقه‌ای خاص به دلیل مرکز پیدایش بودن آن یا ایجاد اولویت بین مناطق از این لحاظ برای معرفی و کشت محصولات تراریخته یا عدم آن، محلی از اعراب ندارد. از طرف دیگر در ایران فعلا بحث برنج و پنبه تراریخته مطرح هستند که ایران در مورد هیچ کدام نه مبداء پیدایش است و نه مرکز تنوع.

* در انتها یک جمع‌بندی ارائه می‌دهید؟

**طبق برآوردها، جمعیت جهان در ۳۵ سال آینده از مرز ۹ میلیارد نفر عبور خواهد کرد؛ ازاین رو استفاده از روش‌های نوین در تولید محصولات کشاورزی به منظور تأمین غذا برای چنین جمعیتی اجتناب ناپذیر است. از طرفی تنوع زیستی هم از ارکان تأمین امنیت غذایی به شمار می‌رود. بنابراین لازم است در این راستا از فناوری‌هایی استفاده شود که ضمن حفظ و توسعه تنوع زیستی، امکان بهره‌وری بهینه از منابع در دسترس را فراهم آورد. در حال حاضر، مهندسی ژنتیک به عنوان فناوری که از پدیده‌های جاری در طبیعت الهام گرفته شده، سازگارترین فناوری با محیط زیست محسوب شده و بهترین و ایمن‌ترین ابزار در جهت نیل به این مقصود است.

منبع: اطلاعات