بخشی از مقاله
چکیده
مهندسی ژنتیک یا انتقال ژن تکنیکی است که در آن قطعهای از مولکول اسیدنوکلئیک خارجی که محتوی ژن مورد نظر است، توسط روشهای مستقیم یا غیرمستقیم وارد ژنوم یک موجود زنده میشود. به کمک مهندسی ژنتیک میتوان ژن مورد نظر را به صورت طبیعی از هر منبعی - میکروارگانیسم، گیاه، جانور - یا به صورت مصنوعی - سنتز در آزمایشگاه - به میزبان مشخصی انتقال داد. DNA خارجی را در یک ناقل کلون کرده و DNAنوترکیب تولید مینمایند.
بطورکلی وظیفه مهندسی ژنتیک ایجاد یک ناقل مناسب است که بتواند بطور موثری به داخل میزبان وارد شود، به تعداد مناسب همانندسازی کند، بطور موثر نسخهبرداری شده و بطور موثر ترجمه شود. از این تکنیک جهت تولید پروتئینهای نوترکیب و گیاهانی با ویژگیهای مطلوبتر - افزایش خاصیت انبارداری، ارزش غذایی بالا، مقاوت به بیماریها و آفات - استفاده شده است.
از محصولاتی که امروزه به صورت مهندسی شده تولید و استفاده می شود، می توان به پنبه، ذرت، سویا، کلزا، برنج، گوجهفرنگی و اخیراً به یونجه اصلاح شده ژنتیکی اشاره کرد. تاکنون اثرات سوء این تولیدات از نظر علمی به اثبات نرسیده ولی بایستی آثار منفی احتمالی آنها بر انسان و محیط زیست بررسی و پیگیری شود. یکی از مواردی که بسیاری بر آن تکیه میکنند این است که با مقاومت به علفکشها در گیاهان اصلاح شده ژنتیکی مقاوم همانند کلزا و سویا، علفهای هرز مقاوم قدرت ظهور بیشتری پیدا میکنند و میزان مصرف مواد شیمیایی بیشتر میشود.
-1 مقدمه
دانش مهندسی ژنتیک یا DNA نوترکیب در اوایل سال 1970 پس از کشف آنزیمهای برش دهنده اسیدهای نوکلئیک، روش تعیین توالی نوکلئوتیدهای مولکول DNA، پلاسمید و ناقلهای ویروس برای مهندسی ژنتیک پایه گذاری شد و اولین گیاه تراریخت مقاوم به بیماریها در سال 1986 ایجاد گردید، سپس تکنولوژی تولید این گیاهان به سرعت پیشرفت نمود. مهندسی ژنتیک یا انتقال ژن تکنیکی است که در آن قطعهای از مولکول اسیدنوکلئیک خارجی که محتوی ژن مورد نظر است، توسط روشهای مستقیم یا غیرمستقیم وارد ژنوم یک موجود زنده میشود. به کمک مهندسی ژنتیک میتوان ژن مورد نظر را به صورت طبیعی از هر منبعی - میکروارگانیسم، گیاه، جانور - یا به صورت مصنوعی - سنتز در آزمایشگاه - به میزبان مشخصی انتقال داد.
DNA خارجی را در یک ناقل کلون کرده و تولید DNAنوترکیب مینمایند. بطورکلی وظیفه مهندسی ژنتیک ایجاد یک حامل مناسب است که بتواند بطور موثری به داخل میزبان وارد شود، به تعداد مناسب همانندسازی کند، بطور موثر نسخهبرداری شده و بطور موثر ترجمه شود. روشهای مستقیم انتقال ژن به میزبان مانند منفذسازی الکتریکی، ریزتزریقی، درشت تزریقی، زیست پرتابی یا تفنگ ژنی و روشهای غیرمستقیم مانند روش زیستشناختی میباشد. از این تکنیک جهت تولید پروتئینهای نوترکیب و گیاهانی با ویژگیهای مطلوبتر - افزایش خاصیت انبارداری، ارزش غذایی بالا، مقاوت به بیماریها و آفات - استفاده شده است. تاکنون اثرات سوء این تولیدات از نظر علمی به اثبات نرسیده ولی بایستی آثار منفی احتمالی آنها بر انسان و محیط زیست بررسی و پیگیری شود.
از روشهای زیستی برای بهبود کمی، کیفی، تولید سالمتر، بهتر و اقتصادیتر محصولات غذایی کمک می گیرند. اصول روش کار به این صورت است که یک ژن مطلوب را به داخل ژنوم یک گیاه وارد کرده و بعد حضور این ژن در ساختمان ژنتیکی آن گیاه و همچنین انتقال آن به نسل بعدی را بررسی میکنند. گیاهی که به این ترتیب بهدست می آید، مهندسی شده یا اصلاح شده ژنتیکی یا تراریخت نامیده میشود. این روشها به روشهای اصلاحی گیاهی کمک میکند تا افزایش تولید محصولات غذایی با میزان بهرهوری بیشتر آب و فرسایش کمتر خاک محقق شود. این فنون به طور مستقیم و غیرمستقیم از تخریب محیطزیست میکاهند.
با توجه به روند روبه رشد افزایش جمعیت - که از سال 1960 تا سال 2000 دو برابر شده است - ، به نظر میرسد با روشهای اصلاحی مرسوم دیگر نمیتوان پاسخگوی نیازهای غذای جمعیت جهان در سال 2050 بود. همچنان که در حال حاضر در دنیا 800 میلیون گرسنه وجود دارد و باید برای این اوضاع فکر اساسی کرد. با توجه به نتایج مطلوب دهه گذشته که از روشهای مهندسی ژنتیک استفاده شده است، به نظر میرسد بهترین راه برای تامین غذای بشر در آینده مهندسی ژنتیک باشد.
در سال 1994 شرکت مونسانتو در ایالات متحده امریکا، اولین محصول کشاورزی اصلاح شده ژنتیکی را تجاری و به جهان عرضه کرد. این پیشرفت در علم بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات نویدبخش طلوع عصر جدیدی بود که قادر است گرسنگی را در جهان کاهش دهد وبه محیط زیست کمک کند و به آن کمتر آسیب برساند. در عرض کمتر از 12 سال میزان تولید و کشت این محصولات به حدی رشد داشته است که سطح جهانی کشت آن در سال 2006 به 577 میلیون هکتار رسیده و افزایش 60 برابری نسبت به سال 1996 را داشته است.
میزان استفاده از این فناوری در امریکا - که بزرگترین تولیدکننده محصولات اصلاح شده ژنتیکی است - در مورد پنبه و سویا به بیش از 80 درصد رسید و کمکم به حد اشباع نزدیک میشود. از محصولاتی که امروزه به صورت مهندسی شده تولید و استفاده میشود، میتوان به پنبه، ذرت، سویا، کلزا، برنج، گوجهفرنگی و اخیراً به یونجه اصلاح شده ژنتیکی اشاره کرد. تمامی محصولات بالا با اهداف متفاوتی دچار تغییر در سیستم ذخیره مولکول DNA میشوند و به آنها ژنهای جدید و خارجی وارد و اضافه میشود.
از اهداف اصلاح ژنتیک کردن گیاهان میتوان به مقاوم ساختن این گیاهان به علف کشها اشاره کرد که از بدو تجاری سازی محصولات اصلاح شده ژنتیکی در سال 1996 تا به امروز به طور مستمر صفت غالب در بین محصولات اصلاح شده ژنتیکی بوده است. اما موارد دیگری مثل مقاومت به آفتها، مقاومت به تنشهای محیطی از قبیل سرما، گرما، تحمل به خشکی و شوری و مقاومت به بیماریهای گیاهی از دیگر اهداف اصلاح ژنتیکی گیاهان است.
از زمانی که در سال 1994 موضوع ورود محصولات غذایی مهندسی شده به بازار مصرف مطرح شد، مجموعهیی از مسائل جنجال برانگیز را توسط منتقدان این محصولات به همراه داشت، از جمله وجود مسائل ایمنی در این محصولات. همین جنجالها باعث شده تا کمی از سرعت و گسترش این محصولات در دنیا جلوگیری شود و به جایی برسد که امروز با داشتن این چنین توانمندیهایی در تولید موادغذایی، هنوز وجود 800 میلیون گرسنه در قاره آفریقا و کره زمین بیداد کند. یکی از مواردی که بسیاری بر آن تکیه میکنند، این است که با مقاومت به علفکشها در گیاهان اصلاح شده ژنتیکی مقاوم همانند کلزا و سویا، علفهای هرز مقاوم قدرت ظهور بیشتری پیدا میکنند و میزان مصرف مواد شیمیایی بیشتر میشود.
-2 مراحل مهندسی ژنتیک
مهندسی ژنتیک جهت تولید DNA نوترکیب 4 مرحله دارد. که مراحل آن به ترتیب زیر میباشد
-1 انتخاب منبع اسیدنوکلئیک
-1-1 هدف از کلون کردن
اسیدنوکلئیک مورد استفاده در کلون کردن، mRNA - به صورت - cDNA یا DNA میباشد. mRNA بر DNA برتری دارد بهعلت آنکه فاقد اینترون بوده و تولید پروتئین نوترکیب از آن آسانتر است و دیگر آنکه اگر بیان mRNA بیشتر باشد، استخراج کلونها راحتتر است. ژن را از نظر نواحی کنترلی - عوامل موثر بر پروموتور، نواحی اینترون و بیان اطلاعات ژنتیکی - ، توالی یا ساختار مورد بررسی قرار میدهند. در هنگام کلون کردن باید هدف مشخص گردد.
-1-1-1 اگر هدف از کلون کردن بررسی نواحی کنترلی باشد، از DNAژنومی استفاده میشود. میزبان جهت کلون کردن ژن باید موجودی باشد که تکثیر آن آسان بوده و قابل جهش باشد و از نظر ژنومی نیز پیچیده بوده و دارای اگزون واینترون باشد. برای این منظور از مخمر - مخمر نانوایی - ، قارچ - آسپروژیلوس، نوروسپورا - و جلبک - کلامیدوموناس - استفاده میشود.
