تعتبر الهندسة الوراثية وتطبيقاتها من العلوم الأساسية التي يسعى العلماء لاستكشافها من خلال تعديل المادة الوراثية للكائنات الحية، وهي تشمل الحمض النووي الموجود داخل هذه الكائنات.
لقد منح الله تعالى الإنسان نعمة العقل ليفكر ويتأمل، وفي هذا المقال نستعرض مفهوم الهندسة الوراثية وتطبيقاتها، حيث ترتبط الهندسة الوراثية بالعديد من التجارب العلمية المتنوعة.
تعريف الهندسة الوراثية
- الهندسة الوراثية هي مصطلح علمي حديث يعكس التقدم التقني في مجال العلم المعاصر، ويتم إجراء العديد من الأبحاث لتحسين هذا المجال.
- تهتم الهندسة الوراثية بدراسة كيفية انتقال الصفات الوراثية من جيل إلى آخر، مما يساعد في تفسير التشابه والتباين بين أفراد نفس النوع في الكائنات الحية.
- بصفة علمية، تعتبر الهندسة الوراثية تقنية تتعامل مع الجينات الخاصة بالكائنات الحية، بما في ذلك الحيوانات والبشر.
- تتضمن أيضًا فروعًا أخرى مرتبطة بالأحياء الدقيقة، بالإضافة إلى الوحدات الوراثية الموجودة في الكروموسومات.
- يتم ذلك من خلال فصل أو ربط أو إدخال أجزاء معينة من جين إلى آخر، بهدف فهم وظيفة الجين أو زيادة إنتاج المواد الناتجة عنه، أو من خلال تكامل العناصر الناقصة داخل الخلايا المستهدفة.
- كما يمكن تعريف الهندسة الوراثية بأنها لديها القدرة على خلق اتحادات وراثية جديدة من خلال دمج جينات وراثية معروفة مع جزيئات وراثية.
- ويمكن أن تمكّن هذه العمليات من التكاثر وإظهار القدرات الوراثية لضبط وظائف الخلايا المعنية، والتي تعرف بالمواد الوراثية المكونة.
كيفية إجراء الهندسة الوراثية
- أول خطوة هي عزل الجين المراد إدخاله في الخلايا، ويتم ذلك بناءً على معلومات سابقة حول الموروثات.
- ثم يتم إدخال الجين المطلوب في حامل مناسب مثل البلازميد أو الحوامل الفيروسية.
- تتبع ذلك عملية إدخال الحامل إلى الخلايا المراد تعديلها باستخدام طرق متعددة.
- بعد ذلك، يتم عزل الخلايا التي تم تعديلها.
تطبيقات الهندسة الوراثية
تمتد استخدامات الهندسة الوراثية إلى العديد من المجالات العلمية مثل الصناعة والزراعة والطب والأبحاث.
كما يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من النباتات والحيوانات والكائنات الحية المجهرية، مما ساعد في تقديم خدمات كبيرة للإنسان. وفيما يلي بعض التطبيقات البارزة للهندسة الوراثية:
- تستخدم البكتيريا المعدلة وراثيًا في تصنيع الأدوية أو الإنزيمات التي تعزز جودة المواد الغذائية، بجانب إنتاج الوقود الحيوي، والتنظيف الحيوي، واكتشاف الزرنيخ في مياه الشرب.
- إنشاء المحاصيل المعدلة وراثيًا مما يسهم في زيادة الإنتاج وتحسين مقاومة النباتات للمبيدات والفيروسات.
- تم تعديل سمك السلمون وراثيًا باستخدام هرمونات النمو للحصول على حجم أكبر بسرعة أكبر.
- إنتاج الأنسولين البشري لمرضى السكري الذين يعانون من ردود فعل تحسسية تجاه الأنسولين الحيواني.
- تعديل هرمونات النمو وإنتاج الهرمونات المحفزة للإنجاب، بالإضافة إلى إنتاج العديد من اللقاحات.
تطبيقات الهندسة الوراثية في مجال الطب والدواء
توجد العديد من التطبيقات للهندسة الوراثية في مجالات الطب والدواء، ومن بينها:
- تسهم الهندسة الوراثية في إنتاج الأدوية بكميات كبيرة، مثل الأنسولين لعلاج مرض السكري، وهو الدواء الأول الذي تم تصنيعه عبر الهندسة الوراثية عام 1982.
- تم تصنيع عوامل التجلط وعوامل إذابة التجلط، مثل دواء “الفولليستيم” المستخدم في معالجة الخصوبة.
- كما تم استخدام الهندسة الوراثية في علاج القصور المناعي وأمراض أخرى متعددة.
- تساعد الهندسة الوراثية في إنتاج نماذج حيوانية للأمراض البشرية مثل الفئران المعدلة وراثيًا، والتي تستخدم في دراسة الأمراض من أجل تطوير علاجات مثل تلك المستخدمة ضد السرطان، السكري، التهاب المفاصل والسمنة.
- تسهم أيضًا في إنتاج الهرمونات التي يحتاجها الجسم بكمية كافية، مثل هرمون النمو، والذي يساعد في التغلب على مشاكل النمو.
- كما تساعد في إنتاج البروتينات، مثل بروتين “الألبومين” الذي يعزز صحة الدم.
- كما وإنتاج لقاحات فعالة، بما في ذلك لقاح التهاب الكبد الفيروسي.
تطبيقات الهندسة الوراثية في الزراعة
- تعد الزراعة واحدة من أكثر المجالات استفادة من الهندسة الوراثية، حيث تسهم في إنتاج أنواع نباتات معدلة وراثيًا.
- تساعد هذه النباتات على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة، مثل إنتاج خضروات مقاومة للأمراض.
- تساهم الهندسة الوراثية في إطالة عمر النباتات ذات الفترات القصيرة.
- تساعد في إنتاج المواد الغذائية المعدلة وراثيًا من الكائنات التي تحمل صفات محددة.
- وبفضل الهندسة الوراثية، تم إنتاج نباتات قادرة على مقاومة الآفات الزراعية، مما ساعد في تقليل استخدام المبيدات الحشرية الضارة على الإنسان والنبات، وبالتالي الحد من التلوث البيئي.
تطبيقات الهندسة الوراثية في الصناعة
- تم استخدام الهندسة الوراثية لدعم تطوير الصناعة في مجالات متعددة.
- وقد ساعدت في تطوير القطاع الصناعي الغذائي عبر انتاج الأغذية المعدلة وراثيًا.
- علاوة على ذلك، أسهمت في تطوير الصناعات الدوائية لإنتاج أدوية لمحاربة الأمراض.
- تساهم أيضًا في إنتاج البروتينات والإنزيمات التي تستخدم في التطبيقات الصناعية.
- من خلال الهندسة الوراثية، يتم استخلاص مواد خاصة بالتنظيف والتي تستخدم أنواع معينة من البكتيريا.
- تستطيع هذه البكتيريا العمل بفاعلية على الأسطح الدهنية، مما يعزز من نظافة البيئة.
- ومن خلال هذه التقنية، تم تطوير بطاريات باستخدام الفيروسات المعدلة وراثيًا، وهي بطاريات آمنة وصديقة للبيئة.
- كما انتجت نماذج حيوية مبتكرة، منها نماذج السمك الأزرق.
تطبيقات الهندسة الوراثية في الأبحاث العلمية
- لعبت الهندسة الوراثية دورًا حيويًا في مجالات البحث العلمي، إذ تم استخدام تقنيات جديدة لإنتاج نماذج من الكائنات الحية.
- تستخدم هذه النماذج لإجراء التجارب والدراسات عليها، مثل الفئران وبعض أنواع النباتات.
- تتيح الهندسة الوراثية الاستفادة من عمليات التحكم في الجينات، مثل زيادة أو تعطيل نشاطها.
- تساهم في استنساخ كميات كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة، مما يفيد الأبحاث العلمية ويعزز من قدرة العلماء على تطوير أدوية جديدة.
أهمية علم الوراثة
يمكن القول إن علم الوراثة من العلوم الحديثة التي تحظى بأهمية كبيرة، ومن أهم فوائده:
- المساهمة في الحد من الأمراض الوراثية.
- تحسين الإنتاج الحيواني والنباتي.
- تطبيق تقنيات متقدمة مثل هندسة الجينات لتعزيز الإنتاج والجودة.
