يقدم لكم موقع إقرأ في هذا المقال بحث علمي عن الهندسة الوراثية ، و تعريف الهندسة الوراثية ، و تاريخ الهندسة الوراثية ، و كيف تعمل الهندسة الوراثية؟ ، و تطبيقات الهندسة الوراثية ، تعد الهندسة الوراثية من العلوم الحديثة التي بات استعمالها سينتشر في شتى المجالات من قطاع الصحة والزراعة والصناعة وغيرها، ولذلك بات من المهم أكثر في هذا المجال وتعلمه ومعرفة أصوله وأساسياته وتاريخه، وهذا البحث يوضح أساسيات الهندسة الوراثية وأهم تطبيقاتها.
بحث علمي عن الهندسة الوراثية
تعدّ الهندسة الوراثيّة أو كما يطلق عليها التعديل الوراثيّ عبارة عن تغيير يقوم به الإنسان بالمادة الوراثيّة الموجودة داخل الكائن الحيّ، بشكل خارج عن إطار الظروف الطبيعّة، وتتضمن استخدام الحمض النووي DNA لتنتج كائنات معدلة وراثيّاً، باستثناء النباتات، والحيوانات، والطفرات، وقد كانت البكتيريا أول الكائنات الحيّة التي عدلت وراثيّاً عام 1973 ميلادي، وفي العام الذي يليه هُندسِتْ الفئران وراثيّاً، وبيع الإنسولين الذي أنتجته البكتيريا عام 1982 ميلادي، كما تمّ بيع الأغذية المعدلة وراثيّاً عام 1994 ميلادي.
تعريف الهندسة الوراثية
تُعرف الهندسة الوراثيَّة (بالإنجليزية: Genetic engineering) بأنها عملية تعديل صناعية للتركيب الجيني لكائن حي، إذ تتضمن هذه العمليات نقل الجينات من كائن لآخر ليكتسب الكائن الذي تم نقل الجينات إليه صفات معينة من جينات الكائن الأول، وتُسمَّى الكائنات التي تم تعديل جيناتها صناعيًا بالكائنات المعدَّلة وراثيًا (بالإنجليزية: genetically modified organism)، ويتم أيضا من خلال الهندسة الوراثيَّة تغير في المادة الوراثيَّة للكائن الحي وذلك عن طريق التدخل المباشر في العمليات الجينيَّة ويتم هذا التغيير لأكثر من هدف سواء لإنتاج مواد جديدة أو تحسين وظائف الكائن الحي الموجودة فيه.
تحدث عمليات الهندسة الوراثية باستخدام التقنيات التطبيقيَّة في علم الوراثة والتكنولوجيا الحيويَّة، ومن أهم هذه التقنيات هي تقنية تقطيع المادة الوراثيَّة لكائن حي وجمع القطع، ليتم إدخال الناتج النهائي في كائن آخر لتغيير أو تعديل خصائص معينة فيه، ويُطلق مصطلح (GEO) للتعبير عن الكائنات المعدلة وراثيًا وهي اختصار لـ(Genetically engineered organism).
تاريخ الهندسة الوراثية
- تمكّن الإنسان من تعديل جينومات العديد من الأنواع عبر آلاف السنين، وذلك من خلال عمليّة الانتخاب الاصطناعيّ، وما يُعرف بالتطفير حاليّاً، وقد استخدم مفهوم الهندسة الوراثيّة لأول مرّة بواسطة جاك ويليامسون، حيث ذكره في رواية الخيال العلمي (جزيرة التنين) التي نشرت عام 1951 ميلادي.
- أنشئت أول جزيئات DNA بواسطة بول بيرغ عام 1972 ميلادي، والتي كانت مجمعة من الفيروس القردي SV40، وفيروس اللمدا.
- أدت أبحاث العالمين ستانلي كوهين وهيربرت بويرز إلى ظهور أول كائن حي معدل وراثيّاً عام 1973 ميلادي، وكان ذلك بإدخال جينات مقاومة للمضاد الحيوي الموجود في بلازميد البكتيريا الاشتراكيّة القولونيّة.
- أُسست أول شركة هندسيّة جينيّة عام 1976 ميلادي، وعرفت باسم شركة غينيتيك، والتي أنتجت هرموناً بشريّاً، وبعد ذلك بعامين أعلنت إنتاجها لأول إنسولين مهندس وراثياً، وقد استمر إنتاج الهرمونات الوراثيّة، وإجراء التجارب المتعلقة بها بعد ذلك.
- أُنتج أول جينوم بكتيري مضاف إلى خليّة خالية من DNA عام 2010 ميلادي، وكان ذلك في معهد ج.كريغ.
- توصل العلماء مع اكتشاف الكروموسومات إلى أنّ الجينات موجودة على شكل أشرطة مسجل عليها صفات كلّ كائن حيّ، وتكون على شكل سلم مزدوج من DNA منقوص الأكسجين، والذي يُعرف باسم حامل الشيفرات الوراثيّة.
كيف تعمل الهندسة الوراثية؟
يحدث من خلال الهندسة الوراثيَّة نقل الجينات من كائن إلى آخر، ويكون النقل عادةً من نبات إلى نبات آخر، أو من حيوان إلى حيوان آخر، ولكن الهندسة الوراثيَّة تسمح أيضا بنقل الجينات من نبات إلى حيوان والعكس، ويكون التعديل الوراثي من خلال عدة خطوات رئيسيَّة تتلخص في النقاط التالية:
- تحديد الكائن الذي يمتلك الصفات المرغوبة.
- استخراج المادة الوراثيَّة أو الحمض النووي من الكائن.
- البحث عن الجين المرغوب فيه في الحمض النووي المستخرج وتحديد موقعه ونسخه، إذ تُسمَّى هذه العملية بالاستنساخ الجيني.
- عمل تعديلات على الجين المرغوب لإكسابه صفات مرغوبة أكثر عند دخوله في الكائن المستقبل.
- نقل الجين المعدَّل المرغوب فيه إلى الكائن المستقبل وتُسمَّى عملية النقل هذه (transformation) ويكون ذلك من خلال عدة طرق، إمَّا من خلال استخدام خلايا البكتيريا التي تحتوي على الجين المعدل وحقنها في جسم الكائن المستقبل، إذ تنقل البكتيريا الجينات المعدلة وراثيا إلى الكائن المستقبل، أو من خلال تقنية تسمّى تقنية مسدس الجينات (gene gun method) وهي عبارة عن جزيئات ذهب مجهريَّة محاطة بغلاف يحتوي على نسخ من الجين المعدل والتي توضع في جسم الكائن المستقبل.
- بعد إضافة الجينات المرغوبة أصبح الكائن معدل وراثيًا ولكن هذا لا يعني أنَّه لا حاجة لمراقبة الكائن أو تربيته التربية التقليديَّة فالهندسة الوراثيَّة لا تلغى التربية التقليديَّة للكائن إنَّما هي إضافة لصفات مرغوبة جديدة فقط.
قد يهمك:
تطبيقات الهندسة الوراثية
يوجد العديد من التطبيقات للهندسة الوراثيَّة في العديد من المجالات منها ما يأتي:
- تطبيقات في الزراعة: بعد السماح باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية في الزراعة، أنشئت العديد من المحاصيل التي تمتلك صفات جديدو إمَّا لزيادة القيمة الغذائيَّة أو لتحسين إنتاجيَّة المحاصيل، فمثلا أنتج العلماء طماطم ذات عمر أطول وأيضا بطاطس مقاومة للأمراض.
- تطبيقات في الطب: يُعدُّ الطب من أول المجالات التي استفادت من الهندسة الوراثيَّة، إذ تم إنتاج كميات كبيرة من المواد الطبية مثل البروتينات التي تساعد في تخثر الدم، وبروتينات الجهاز المناعي والهرمونات، ومن الأمثلة على مواد طبية معدلة وراثيا:
- الإنسولين والبروتينات العلاجيَّة: يُعدُّ الإنسولين أول منتج معدل وراثيًا تم استخدامه على البشر، حيث أُدخِلَ جين الإنسولين البشري على بكتيريا لإنتاج كميات كبيرة منه ليتم استخدامه على مرضى السكري.
- اللقاح: استخدام الهندسة الوراثيَّة في إنتاج اللقاح، إذ يعزل الجين الذي يحفز المناعة الوقائيَّة الموجود في الفيروس الضار ووضعه في فيروس آخر غير ضار ليستخدم كلقاح يُنتج مناعة للفيروس الضار من دون التعرض له.
- التشخيص: تُستخدم الهندسة الوراثيَّة في تشخيص الأمراض الوراثيَّة قبل الولادة، إذ تؤخذ قطع من جينات آباء أو أمهات مصابين بأمراض خلقية ومقارنتها مع جينات الجنين، وتُستخدم هذه التقنية للكشف عن العديد من الأمراض الوراثيَّة متل الثلاسيميا والتليف الكيسي وغيرها من الأمراض.
- تطبيقات في الصناعة: استخدام العديد من المركبات والبكتيريا المعدلة وراثيًا في العديد من المواد مثل مواد التنظيف ومواد إزالة بقع الزيت إذ تلتهم هذه البكتيريا الهيدروكربونات، وهي المادة الأساسيَّة المكوِّنة للشحوم والملوثات، وأيضا تنتج الميكروبات المعدلة وراثيا أنزيمات تستخدم في مواد تنظيف الغسيل ومحاليل العدسات اللاصقة.