می‌دانید پشت پرده تولید محصولات تراریخته جهان چیست؟!

واضح آرشیو وب فارسی:سایت رسیک: دانش > دانش‌های بنیادی - جمعیت جهان ‌رشد سرسام‌آوری دارد و منابع هر روز محدودتر از پیش می‌شوند. مهندسی ژنتیک تلاش می‌کند با تولید محصولات زراعی مقاوم به خشکسالی، انگل‌ها و بیماری‌ها این محدودیت‌ها را کنار بزند. اما چگونه؟

محبوبه عمیدی: حدود 90درصد از محصولات زراعی تراریخته جهان در گلخانه‌های خودکار شرکت Monsanto در کارولینای شمالی تولید می‌شوند. برای تولید این محصولات از ترکیبی از روش‌های قدیمی مانند آمیزش گیاهان گوناگون برای دستیابی به صفات خاص گرفته تا تازه‌ترین فناوری‌های موجود از تحقیقات ژنتیکی پیشرفته گرفته تا مهندسی در آزمایشگاه‌های ناسا استفاده می‌شود.

به گزارش پاپ‌ساینس، شرکت مانسنتو که در ابتدا یک شرکت تولیدکننده مواد شیمیایی بحث‌برانگیز مانند ساخارین، د.د.ت، آلاینده‌های خطرناک مانند PCBs یا ترکیبات پلی‌کلره‌بی‌فنیل و عامل نارنجی بوده، در حال حاضر به عظیم‌‌ترین شرکت جهان در عرصه فناوری‌های زیستی تبدیل شده است. البته هنوز هم عملکردهای این شرکت جنجالی است، از میان آنها می‌توان به طرح دعواهای حقوقی گوناگون علیه کشاورزان و قیمت ارزان و ناعادلانه محصولات تراریخته اشاره کرد. از سوی دیگر مانسنتو در کنار ترکیبات علف‌کش، گیاهانی را تولید می‌کند که در مقابل این ترکیبات مقاوم هستند. در حال‌حاضر در ژنوم بخش عمده‌ای از گیاهان تولیدشده توسط این شرکت مانند دانه‌های روغنی سویا و کانولا -گونه‌ای از کلزای تراریخته-، ذرت و چغندرقند این ژن‌های مقاوم به کار گرفته شده‌اند.

تولید هر یک از این محصولات حاصل تلاش 10 ساله متخصصان ژنتیک، مهندسان و کشاورزان است. در نهایت محصولی تولید شده که تمامی صفات مورد نظر را داراست و بسیارمقاوم است. در این مقاله خواهیم دید چه مراحلی طی شده‌اند تا چنین گیاهانی پرورش پیدا کنند.

مرحله اول: یافتن صفات تازه
دکتر جنی اورسین، مدیر بخش تازه‌های فناوری در مانسنتو، بیشتر سال‌های عمرش را روی گیاهان مطالعه کرده است. او به خاطر می‌آورد که در ده سالگی گلخانه‌ای در حیاط خانه برپاکرده و آنرا آنقدر خوب ساخته که مورد اعتراض بازرسان شهرداری قرار گرفته است.

او پس از دریافت دکترا در رشته ژنتیک از دانشگاه کالیفرنیادیویس، به مطالعه روش‌های بیوشیمی افزایش حجم روغن در دانه‌های روغنی رو آورد. حاصل بیش از ده سال مطالعات او روی دانه‌های روغنی، لوبیاهای سویایی بودند که می‌توانستند پیش‌ماده یکی از اسیدچرب امگا3 را تولید کنند. پس از مصرف این دانه‌های روغنی پیش‌ماده آنها در بدن انسان به اسیدچرب حاوی امگا3 تبدیل می‌شود که کمک شایانی به سلامت قلب و عروق خواهد کرد. این ماده کمیاب را در منابع بسیارمحدود از جمله تعدادی از ماهی‌ها می‌توان پیدا کرد.

خانم اورسین می‌گوید: «برای تولید محصولات تراریخته در ابتدا باید بدانید به چه صفات تازه‌ای نیاز دارید و سپس به دنبال موجودات زنده‌ای بگردید که در حال‌حاضر دارای آن صفات هستند، کمی هم باید خوش‌شانس باشید».

او کارش در این زمینه را با کشف یک باکتری دارای ژن مقاوم به گلیفوسات -یکی از قوی‌ترین علف‌کش‌ها- در اطراف کارخانه مانسنتو و تولید گیاهانی دارای این صفت آغاز کرده و پس از آن برای کشف ژن تولید اسیدهای چرب، صدها گیاه و قارچ را مورد بررسی قرار داده تا در نهایت آنزیم مورد نیاز برای تولید این اسیدهای چرب را در گل پامچال و کپک نوروسپورا یافته است.

علاوه بر این آزمون‌های متعددی روی گیاه سویا انجام شده تا صفات باارزش و مؤثر این گیاه شناخته شوند. محققان مانسنتو موفق شده‌اند، فناوری‌های متعددی را برای کوتاه‌کردن زمان این آزمون‌ها و نتیجه‌دهی بهتر آنها ابداع کنند.

مرحله دوم: دستیابی به ژن‌ها
کوین دپرمان، مدیر بخش مهندسی اتوماسیون مانسنتو می‌گوید: «در گذشته دستیابی به کدهای ژنتیکی گیاهان مستلزم کاشت آنها، صرف زمان کافی برای رشد و نمو و در نهایت جداکردن بخشی از برگ به وسیله پانچ کاغذ بوده اما امروزه تنها از دانه‌های آسیاب‌شده استفاده می‌شود».

خردکردن دانه‌ها باعث می‌شود در زمان تحقیق و منابع مورد نیاز صرفه‌جویی شود اما اشکال کار اینجاست که دانه‌های آسیاب‌شده دیگر قادر به سبز شدن نیستند. محققان مانسنتو موفق به ساخت یک روتراش اختصاصی برای این دانه‌ها شده‌اند که به کمک آن تنها بخش بسیارنازکی از سطح دانه برداشته می‌شود تا پس از خردشدن توسط فناوری تهیه نقشه ژنوم مورد بررسی قرار گیرد. در صورت استفاده از این تراشه بخش‌های حیاتی گیاه آسیبی نخواهند دید و گیاه قادر به سبز شدن خواهد بود.

در این روتراش که به اندازه دستگاه‌های تهویه خانگی است، از جریان هوا برای ساییدن لایه بسیارنازکی از دانه استفاده می‌شود. این دستگاه در هر ثانیه می‌تواند کار سایش سطح یک دانه را تمام کند و نمونه را در اختیار دستگاه‌های خودکار تعیین ژنوم قرار دهد.
محققان مانسنتو امیدوارند با به کارگیری این فناوری‌های انحصاری بتوانند بازده محصولات زراعی تراریخته را تا سال 2030 که منابع به دوسوم میزان فعلی کاهش پیدا خواهند کرد، 3‌برابر کنند. آنها حتی متخصصانی از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا را برای رسیدن به این هدف به خدمت گرفته‌اند.

دپرمان می‌گوید: «ساخت روتراش برای دانه‌های سویا ساده است اما زمانی که می‌خواهیم بخشی از دانه‌های ذرت را بتراشیم، مراقبت از جوانه میانی حیاتی است. به همین منظور مانسنتو در دستگاه روتراش دانه‌های ذرت از دوربینهای متعدد و الگوریتم تشخیص اشیاء استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که جوانه دانه‌های ساییده‌شده، حفظ شده است. در دستگاه روتراش بذر خربزه و دیگر میوه‌ها که سال آینده در این شرکت مورد استفاده قرار خواهد گرفت، دوربینی با سرعت 100هزار فریم‌بر‌ثانیه به کار گرفته خواهد شد!

مرحله سوم: الحاق ژن تازه به ژنوم گیاهی
ژن‌های مورد نیاز به دست آمده‌اند و باید در این مرحله به گیاه اولیه اضافه شوند. یکی از روش‌ها استفاده از تفنگ ژنی و شلیک قطعات دی.ان.ای به ژنوم جدید است اما متخصصان مانسنتو برای اضافه‌کردن این ژن‌ها به جوانه‌های تازه سویا شیوه‌ای منحصربه‌فرد دارند. آنها این جوانه‌ها را به آرامی حرارت می‌دهند تا در برابر باکتری انگل Agrobacterium tumefaciens که به بخش‌هایی از دی.ان.ای این گیاه حمله می‌کند، آسیب‌پذیرتر شوند.

در شرایط طبیعی این باکتری به ژنوم گیاه حمله کند و باعث می‌شود سویا شروع به تولید قندها و اسیدهای‌آمینه مورد نیاز باکتری کند. اما در اینجا آگروباکتریوم نقش یک اسب تروا را بازی خواهد کرد که ژن‌های تازه را به درون ژنوم گیاه خواهد رساند و پس از آن سویا این بخش تازه را به عنوان قسمتی از ژنوم خود خواهد پذیرفت.

دانه‌های حاصل از گیاه دارای این ژنوم تازه خواهند بود و صفات جدید به نسل‌های آتی منتقل خواهد شد. البته در این مرحله نیز مانند آمیزش‌های انجام‌شده توسط مندل شانس دخیل است و باید حجم زیادی از دانه‌ها تولید شوند تا مانسنتو از انتقال ژنوم تازه به نسل‌های آینده اطمینان حاصل کند و بتواند بذرها را به عنوان نمونه‌های تازه تراریخته در اختیار کشاورزان قرار دهد.

مرحله چهارم: دالان‌های رشد و گلخانه‌های خودکار
بیش از 2 سال زمان می‌برد تا تعداد اندکی از بهترین دانه‌های تراریخته از میان انبوه آنها انتخاب شوند و به دالان‌های رشد راه پیدا کنند. دانه‌های سویا نیز از این قاعده مستثنی نیستند، زیر 10 نمونه از آنها به این مرحله راه پیدا کرده‌اند. آنها برای رشد و نمو به یکی از 108 دالان کنترل آب‌و‌هوای موجود در پردیس مانسنتو منتقل خواهند شد. در کنار این دالان‌ها 26 گلخانه، 250 آزمایشگاه، تعداد زیادی ون و غذاخوری‌های متعدد برای کارکنان در فضایی نزدیک به 140هزار مترمربع وجود دارد که برای توسعه آن 65میلیون دلار هزینه شده است.

در این دالان‌های رشد گیاه تراریخته بسیاری نگهداری می‌شوند که در مقابل شرایط گوناگونی مانند خشکسالی، شوری خاک، وجود علف‌کش‌ها، حمله انواع انگل‌ها و بیماری‌ها مقاوم شده‌اند.

مرحله پنج: کاشت با تراکتور هوشمند
فناوری‌های جدید همگی می‌توانند کار را برای متخصصان ژنتیک ساده‌تر کنند اما هنوز کسی باید دانه‌ها را بکارد، از آنها مراقبت کند و بداند چه زمانی برای برداشت محصول مناسب است. این بار نوبت مارکس جونز است که به تیم وارد شود. متخصصان شرکت مانسنتو با همکاری او، تراکتور استثنایی ساخته‌اند که به جی.پی.اس مجهز است و می‌تواند اطلاعات دقیقی در مورد هر بخش از مزرعه و نوع واریته‌های گیاهی موجود در آن به کشاورزان بدهد.

این شرکت با استفاده از این تراکتور اختصاصی می‌تواند تمامی نیازهای گیاه را به دقت تعیین کند و آنها را در اختیار خریداران قرار دهد. این تراکتور با دقتی حدود 20 سانتیمتر می‌داند در کجای مزرعه قرار دارد و می‌تواند تمامی شبانه‌روز را کار کند. این ماشین 5 جعبه برای حمل بذر دارد، می‌تواند واریته‌های گوناگون یک گیاه را از یکدیگر تشخیص دهد و دقیقا می‌داند هر یک را در کدام بخش از زمین و در چه عمقی کاشته است.

در حال‌حاضر جونز و همکارانش دارند روی تکنیک‌های کاشت مرتبط با آب‌و‌هوا کار می‌کنند. آنها می‌خواهند دستورالعمل‌های اختصاصی برای هر منطقه تعیین کنند و میزان بهره‌وری محصولات را باز هم بالاتر ببرند.

مرحله ششم: زمان آشکارشدن ژن‌ها فرامی‌رسد
تلاش شده واریته‌هایی تولید شوند که بتوانند در مقابل شرایط نامساعد و وجود علف‌کش‌ها مقاومت کنند، تمامی مراحل طی شده و اگر ژن‌ها درست عمل نکنند وجود انگل‌ها، بیماری‌ها و علف‌های هرز به سادگی می‌تواند بهره‌وری محصول نهایی را تحت‌الشعاع قرار دهد. اما گیاهان در برابر اثر گلیفوسات زنده می‌‌مانند و پنبه‌دانه‌های تراریخته که دارای ترکیبی سمی برای لاروهای انگل هستند، به رشد ادامه می‌دهند.

مهندسی ژنتیک و تلاش 10 ساله نتایج بسیارخوبی داشته و احتمالا تا دو سال این محصولات در زمین‌های کشاورزی با استفاده از دستورالعمل‌های دقیق ارائه‌شده کشت خواهند شد. میزان استقبال بازار از این محصولات، چالش آینده مانسنتو و شرکت‌های رقیب آن خواهد بود.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت رسیک]

[مشاهده در: www.ri3k.eu]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 191]