علم الأحياء الجزيئي: كيف يمكن للعلم الاستجابة لنقص الغذاء في العالم، كما يقول خبير في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

بدأ تغير المناخ بالفعل في إظهار عواقب الزيادة في درجة حرارة الكوكب. تحدث حالات الجفاف والفيضانات والحرائق في أجزاء مختلفة من العالم وتؤثر بالفعل على النظم البيئية والمحاصيل المختلفة، والتي تترك تحت رحمة الطقس العاصف والآفات التي تهاجر بمعدل الاحترار العالمي. مع هذا السيناريو، سيصبح انعدام الأمن الغذائي نتيجة متوقعة. ومع ذلك، حذر عالم من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) من أن العلم يمكن أن يمنع نقص الغذاء.

قالت ماري جيهرينغ، أستاذة علم الأحياء المشاركة وعضو معهد وايتهيد للبحوث الطبية الحيوية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: «إن فهم كيفية عمل البذور سيكون أمرًا بالغ الأهمية للزراعة والأمن الغذائي». وفقًا للخبير، الذي كان يعمل مع البذور لسنوات، من الممكن أن تستمر الآثار الكارثية المحتملة لتغير المناخ في التدهور. هذا هو السبب في أن علم التخلق النباتي، الذي يدرس التغيرات الوراثية في التعبير الجيني دون تغييرات في تسلسل (الحروف أو التعليمات البرمجية) من الحمض النووي، يمكن أن تصبح الإجابة على نقص الغذاء.

ببساطة، يسعى هذا المتخصص إلى تعديل النباتات (دون نقل هذه التغييرات إلى الحمض النووي) حتى تتمكن من توفير استجابة لحاجة العالم إلى الغذاء مع تقدم عواقب تغير المناخ على النظم البيئية الزراعية. مع وضع ذلك في الاعتبار، يسعى باحث مختبر Gehring لاكتشاف كيفية تسريع إنتاج التنوع الجيني في النباتات. الهدف هو توليد مجموعات المحاصيل التي تتكيف وتطور القدرة على التكيف مع الظروف البيئية الصعبة.

من أجل أن تتكيف النباتات بشكل أفضل مع المناخات المختلفة، فإنها تطور اختلافات جينية تؤدي إلى اختلافات النمط الظاهري. هذه التغييرات، على سبيل المثال، تسمح لهم ببناء مقاومة للفيضانات. لا تحتوي بعض النباتات على هذه الاختلافات الجينية الدائمة، لذلك يقدر الباحثون أن تكيفها أثناء تغير المناخ سيتعرض للخطر.

لحل هذا الشك، ركز Gehring على guandú، المعروف أيضًا باسم الفاصوليا أو الفاصوليا الخضراء أو الشحم، والفاصوليا الخضراء أو الفاصوليا. وأوضح العالم أن «البقوليات مثيرة للاهتمام للغاية لأنها تصلح النيتروجين، لذلك تخلق تعايشًا مع الميكروبات في التربة وإصلاح النيتروجين، والذي يمكنه تجديد التربة»، مسلطًا الضوء على أهمية اختيارهم.

حتى أنه سلط الضوء على امتداد زراعة guandúes، حيث يتم تناولها في آسيا وأفريقيا وأمريكا اللاتينية. في هذه الحبة الصغيرة، يمكنك العثور على أعلى مستويات البروتين المكتشفة في البذور، والتي يمكن أن تصبح بديلاً للحوم. نقطة إيجابية أخرى هي أنها النباتات المعمرة، التي تعيش بين 3 و 5 سنوات، حتى يتمكنوا من التقاط ثاني أكسيد الكربون لفترة أطول من الزمن. ولكن هذا ليس كل شيء، فهي مقاومة للجفاف وتتعاون مع استعادة التربة.

«تغير المناخ ليس شيئًا يمكن لأي منا تجاهله. إذا كان لدى أحدنا القدرة على معالجته، حتى بطريقة صغيرة جدًا، فمن المهم محاولة تحقيقه». وبهذا المعنى، ركز العالم على هذه البقوليات لتطوير تقنية عالمية تسمح للنباتات بزيادة تنوعها الجيني.

ركزت استراتيجية الخبير على العناصر القابلة للتحويل، والتي تمثل في حالة البشر حوالي 45٪ من الجينوم البشري. «يمكن للعناصر القابلة للنقل أن تصنع نسخًا متعددة من نفسها، وتحريك وتغيير التعبير الجيني. نظرًا لأن البشر والنباتات لا يحتاجون إلى عدد لا حصر له من هذه النسخ، فهناك أنظمة «لإسكاتها» من نسخها»، أوضح جيهرينغ.

لهذا السبب، يسعى العالم إلى عكس هذا «الإسكات» في النباتات من أجل السماح لها بالتحرك بحرية في جميع أنحاء الجينوم، بالإضافة إلى خلق طفرات أو تعزيز التعبير عن جين معين. على عكس الإجراءات التقليدية, التي تسببت في تكوين الطفرات بواسطة مادة كيميائية عدلت الحمض النووي أو عن طريق استخدام الأشعة السينية, وما يترتب على ذلك من تمزق الكروموسومات, يسعى Gehring إلى إحداث تكاثر المواد المنقولة من خلال استخدام المواد الكيميائية التي تمنع إسكات عناصر transposables.

وأوضح العالم أن «هذه منطقة غير مستكشفة، حيث تقوم بتغيير 50 جينًا في وقت واحد، أو 100 جين بدلاً من واحد فقط». وفي الوقت نفسه اعترف بأنه «مشروع محفوف بالمخاطر إلى حد ما». «تغير المناخ ليس شيئًا يمكن لأي منا تجاهله. إذا كان لدى أحدنا القدرة على معالجته، حتى بطريقة صغيرة جدًا، فمن المهم محاولة تحقيقه». واختتم قائلاً: «إنه جزء من مسؤوليتنا كعلماء أن نأخذ المعرفة التي لدينا ونحاول تطبيقها على هذه الأنواع من المشاكل».

استمر في القراءة: