ژن مقاومت: کلید بقا در طبیعت
ژن مقاومت چیست و چگونه کار میکند؟
همه موجودات زنده، از یک درخت بلند تا یک باکتری کوچک، دستورالعملهای ساختمان و کارکرد خود را درون سلولهایشان نگهداری میکنند. این دستورالعملها روی مولکولی به نام DNA۱ نوشته شدهاند. ژن در واقع بخش خاص و با معنی از این DNA است که دستور ساخت یک ماده یا انجام یک کار را صادر میکند. برای مثال، ژن رنگ چشم شما، دستور ساخت رنگدانههای قهوهای یا آبی را میدهد.
حالا فرض کنید یک گیاه در منطقهای سردسیر زندگی میکند. در طول تکامل، ممکن است در ماده وراثتی این گیاه، ژن جدیدی پدید آمده باشد که دستور ساخت پروتئینی خاص را بدهد. این پروتئین مانند ضدیخ داخل رادیاتور ماشین عمل میکند و مانع از یخ زدن آب درون سلولهای گیاه میشود. به چنین ژنی، «ژن مقاومت به سرما» میگوییم. به طور مشابه، ژن دیگری ممکن است دستور ساخت مادهای سمی را برای یک حشره آفت بدهد و گیاه را مقاوم به آفت کند.
انواع مقاومتهای ژنتیکی در کشاورزی
کشاورزان و دانشمندان همواره به دنبال پرورش گیاهانی هستند که محصول بیشتری بدهند و نیاز کمتری به سموم شیمیایی داشته باشند. دستیابی به این هدف، اغلب از طریق استفاده از ژنهای مقاومت ممکن است. این مقاومتها را میتوان به چند دسته کلی تقسیم کرد:
| نوع مقاومت | مکانیسم کلی (چگونگی اثر) | مثال ملموس |
|---|---|---|
| مقاومت به سرما و یخزدگی | ژن، پروتئینی شبیه ضدیخ تولید میکند که از تشکیل کریستالهای بزرگ یخ در سلول جلوگیری میکند. |
گوجهفرنگی تراریخته
حاوی ژن پروتئین ضدیخ ماهی آبسرد. |
| مقاومت به حشرات آفت | ژن، پروتئینی سمی برای حشره خاصی تولید میکند که با خوردن برگ گیاه، حشره از بین میرود. |
ذرت و پنبه Bt
دارای ژن باکتری باسیلوس تورینجینسیس که برای کرمهای آفت سمی است. |
| مقاومت به بیماریهای قارچی | ژن، آنزیمی تولید میکند که میتواند دیواره سلولی قارچ را تجزیه کند و از رشد آن جلوگیری نماید. | برخی از انواع گندم و جو که در برابر زنگهای قارچی مقاومتر هستند. |
| مقاومت به علفکش | ژن، آنزیمی تولید میکند که علفکش خاصی را بیاثر میکند. در نتیجه، کشاورز میتواند علفکش بزند و علفهای هرز از بین بروند، اما گیاه اصلی سالم بماند. |
سویای مقاوم
به کشاورز اجازه میدهد مزرعه را بدون آسیب به محصول، از علف هرز پاک کند. |
مهندسی ژنتیک: انتقال ژن مقاومت بین جانداران
طبیعت طی میلیونها سال، ژنهای مقاومت مفیدی را در جانداران مختلف ایجاد کرده است. اما یک سؤال جالب این است: آیا میتوان ژن مفیدی از یک جاندار را به جاندار دیگر منتقل کرد؟ پاسخ مثبت است و این کار با فناوری مهندسی ژنتیک امکانپذیر است. موجودی که ژن یک موجود دیگر را دریافت میکند، تراریخته یا ترانس ژن نامیده میشود.
ماجرای گوجهفرنگی مقاوم به سرما یک مثال واقعی و جالب از این فناوری است. دانشمندان متوجه شدند برخی ماهیهای آبهای سرد، به لطف داشتن ژن پروتئین ضدیخ، در دمای زیر صفر یخ نمیزنند. آنها این ژن را از ماهی جدا کردند و با روشهای آزمایشگاهی، آن را به DNA سلولهای گوجهفرنگی وارد نمودند. نتیجه چه شد؟ بوتههای گوجهفرنگی جدید شروع به تولید همان پروتئین ضدیخ کردند و مقاومت بیشتری در برابر سرما پیدا نمودند.
این انتقال میتواند از منابع دیگری نیز صورت گیرد. برای مثال، ژنی از یک باکتری خاکزی به نام باسیلوس تورینجینسیس (به اختصار Bt) که پروتئینی سمی برای لارو برخی حشرات میسازد، به گیاهان پنبه و ذت منتقل شده است. این گیاهان تراریخته اکنون میتوانند در برابر حمله آن آفتهای خاص از خود دفاع کنند و نیاز به سمپاشی کمتری داشته باشند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
- اصلاح نباتات سنتی: در این روش که قرنهاست استفاده میشود، کشاورزان یا دانشمندان، گیاهانی را که به طور طبیعی مقاومتر هستند (مثلاً در بین هزاران بوته گندم) انتخاب کرده و بذر آنها را برای کشت سال بعد میکارند. این کار به تدریج گیاهان مقاومتر را پرورش میدهد.
- مهندسی ژنتیک: در این روش که دقیقتر و سریعتر است، ژن خاص عامل مقاومت، به طور مستقیم از یک موجود (ماهی، باکتری و...) به گیاه هدف منتقل میشود. بسیاری از مقاومتها در گذشته با روش اول ایجاد شدهاند.
- افزایش تولید غذا: با محافظت از محصول در برابر سرما، آفت و بیماری، محصول بیشتری برداشت میشود.
- کاهش مصرف سموم: گیاهانی که خود در برابر آفت مقاوم هستند، نیاز کمتری به سمپاشی دارند که این موضوع برای سلامت انسان و محیط زیست مفید است.
- کشت در زمینهای نامساعد: با ایجاد مقاومت به خشکی یا شوری خاک، میتوان در مناطق بیشتری کشاورزی کرد.
پاورقی
۱DNA (دیاِناِی): مخفف اسید دئوکسی ریبونوکلئیک. مولکولی درشت و دو رشتهای در هسته سلولها که حاوی تمام دستورالعملهای ژنتیکی برای رشد، کارکرد و تولیدمثل یک موجود زنده است.
۲GMO (جیاِماُ) / تراریخته: مخفف جاندار دستکاری شده ژنتیکی. به موجود زندهای گفته میشود که ماده وراثتی آن به گونهای تغییر یافته که در طبیعت از طریق جفتگیری یا نوترکیبی طبیعی رخ نمیدهد.
۳ پروتئین ضدیخ (Antifreeze Protein): نوعی پروتئین که به مولکولهای آب متصل میشود و مانع از تشکیل کریستالهای یخ بزرگ و مخرب در سلولها میشود.
۴ مهندسی ژنتیک (Genetic Engineering): مجموعه تکنیکهایی که برای جداسازی، تغییر و انتقال ژنها از یک موجود به موجود دیگر استفاده میشود.
