الوسم: الهندسة

علم الوراثة البشرية والهندسة الوراثية لهما أهمية عظيمة في جوانب كثيرة من حياتنا

وهنا نستعرض ونناقش أهم أساسيات هذا العلم

الخلية والكروموسومات (الصبغيات):

يتكون الإنسان من بلايين الخلايا ، أي إن الخلية هي الوحدة التكوينية الأساسية لجسم الإنسان. كل خلية تحتوي على 46 كروموسوم مرتبة في شكل أزواج (23زوج من الكروموسومات) بحيث إن كل كروموسومين متشابهين (من ال 46 كروموسوم) يكونان زوجاً، وهكذا مع بقية الكرموسومات. ونجد في الزوج الواحد (من ال 23 زوجاً من الكروموسومات) يكون أحد الكروموسومين آت من الأب والآخر من الأم، وهكذا في بقية الأزواج. أي أن الكروموسومات أيضاً تتزاوج حيث لا يمكن أن يتلاصق كروموسومين (في الحالة الطبيعية) إلا أن يكون أحدهما من الأب والآخر من الأم.

مكونات الكروموسومات:

ماذا في داخل هذه الكروموسومات وكيف تحفظ المعلومات في داخلها؟
يحتوي الكروموسوم على الحمض النووي دي أن ايه ( dna ). تخيل الدي إن أي مثل عقد من اللؤلؤ طوله بآلاف الأمتار ولكنك لا تراه بالعين المجردة، وهو أرق من خيط الملابس بملايين المرات. هذا العقد الطويل (dna) يجدل ويطوى طياً محكما ويرص ويصف بشكل بديع ليصبح كروموسوماً. فالكروموسوم في الواقع عبارة عن خيط طويل ملتف من الحمض النووي ( dan ) . وكما أن عقد اللؤلؤ الطبيعي يحتوي على حبات لؤلؤ مرصوصة على طوله، فأيضاً الحمض النووي (dan ) يحتوي على حبات مصفوفة على طوله تسمى مورثات أو جينات. يوجد (100000) جين موزع على ال 46 كروموسوم ( 100000 حبه لؤلؤ في كل العقود ). تحتوي هذه الجينات على وصفات ( كمقادير إعداد الطعام ) لتحضير جميع البروتينات بأنواعها. (فالبروتينات هي المواد الأساسية لبناء الخلية ولاستمرارها في العمل). وفي عقد اللؤلؤ نجد أن حبات اللؤلؤ مرصوصة على طول العقد، كذلك الجينات (المورثات في الكروموسوم) كل واحدة منها لها مكانها الخاص والمحدد على طول الكروموسوم.

تخصص الخلية:

كل خلية بها نفس عدد الكروموسومات الموجودة في بقية الخلايا (وهي 46 كروموسوم)، لذلك فإن كل خلية تحتوي نفس الوصفات الوراثية (المعلومات) لتحضير جميع البروتينات. أي أن كل خلية لديها القدرة لإنتاج جميع البروتينات من غير استثناء، ولكن في الحقيقة لا تقوم كل خلية بإنتاج جميع البروتينات، ليس لأنها لا تستطيع ولكن لأنها لا تحتاج جميع البروتينات، فلذلك على حسب تخصص الخلية ومكانها في الجسم تنتج المواد التي تحتاجها، أما بقية المواد الأخرى فلا تقوم بتصنيعها. فمثلاً خلايا الكبد تنتج فقط المواد التي تحتاجها، وكذلك خلايا المخ تقوم بإنتاج المواد التي تحتاجها خلايا المخ فقط، حتى وإن كان لديها القدرة على إنتاج جميع المواد. فلكل عضو وظيفة خاصة به، فالكبد لها وظيفة معينة والعين لها وظيفة معينه، وكذلك لبقية الأعضاء.
وهذا من بديع صنع الله سبحانه وتعالى وقدرته.

إذا فهمنا هذا الأمر فإنه يسهل علينا معرفة سبب إصابة عضو واحد أو عدة أعضاء محدودة في الجسم عندما يصاب أحد الجينات بعطب، مع أننا نعلم أن هذا العطب موجود في جميع الخلايا.
مثال:إذا أصيب جين بعطب، وكان هذا الجين مهماً لقيام المخ بوظائفه الطبيعية، فإن هذا العطب يكون موجوداً أيضاً في خلايا جميع الأعضاء لكنه لا يؤثر إلا على من يحتاجه وهو المخ، فلن يصاب القلب مثلاً بمرض لأن خلاياه لا تستخدم هذا الجين المعطوب. وقد يصاب أكثر من عضو في آن واحد إذا كان الجين المعطوب مهماً للأعضاء التي ظهر فيها المرض.

تكوين الجنين:

يبدأ خلق الإنسان من خليه واحدة. تحتوى هذه الخلية على 46 كروموسوم آخذة شكل 23 زوجاً. كل زوج عبارة عن كروموسومين متشابهين إلى حد كبير. وأحد هذه الكروموسومات أتى من الأب والآخر من الأم.
ولكن كيف يأخذ الجنين الكروموسوم من أبويه؟
يجب أن نعرف أولاً أن الحيوانات المنوية والبويضات تسمى خلايا جنسية، أما بقية الخلايا فهي تسمى خلايا جسدية أو خلايا غير جنسية.

تنتقل الكروموسومات من الأبوين عن طريق البويضة (من الأم) والحيوان المنوي (من الأب). فوظيفة البويضة والحيوان المنوي حقيقة هي نقل الكروموسومات من الأم والأب لتكوين الجنين، والفرق بين الخلايا الجنسية (البويضة والحيوان المنوي) والخلايا الجسدية (الخلايا الأخرى في باقي الجسم) هو أن عدد الكروموسومات في الخلايا الجنسية هو 23 كروموسوم فقط، بينما عدد الكروموسومات في الخلايا الجسدية هو 46 كروموسوم. فعندما يلقح الحيوان المنوي البويضة (أي تندمج مع بعضها 23 كروموسوم من الحيوان المنوي + 23 كروموسوم من البويضة) فإن العدد الكامل للكروموسومات يكتمل فيصبح دخل الخلية الجديدة هذه 46 كروموسوم. ومن هنا يبدأ خلق الإنسان.
وعبر سلسلة طويلة ومحكمة من انقسام لهذه الخلية والخلايا الأخرى الناتجة منها ليصبح إنساناً كاملاً. لذلك نقول أن كل إنسان يبدأ حياته بخلية واحدة فيها 46 كروموسوم إلى أن يكتمل البناء.
فسبحان الخلاق العظيم.

تحديد جنس الجنين:

جميع البويضات الموجودة في مبيض المرأة متشابهة حيث تحتوي كل واحدة منها على كروموسومات من نوع (x) ، بينما يختلف الأمر عند الرجل، فيوجد نوعان من الحيوانات المنوية في الخصية، فبعض الحيوانات المنوية تحتوي على كروموسوم من نوع (x) والبعض الآخر يحتوي على كروموسوم من نوع (y).
لذلك إذا لقح حيوان منوي يحمل على كروموسوم (x) بويضة فإن الزوجان يرزقان بابنه بإذن الله [(x) من الأب + (x) من الأم = (x x )أنثى] أما إذا كان الحيوان المنوي يحمل كروموسوم (y) فإن المولود يكون ولد بإذن الله [(y) من الأب + (x) من الأم = (xy )ذكر].

وبأسلوب آخر: إن الخلية الناتجة من تلقيح واجتماع الحيوان المنوي مع البويضة تكون إما ذكراً أو أنثى، فإذا كان الحيوان المنوي الذي استطاع تلقيح البويضة من نوع (y) فإن الخلية الناتجة ستتطور فيما بعد إلى جنين ذكر، [(y) من الأب + (x) من الأم = (xy )ذكر]. أما لو كان الحيوان المنوي من نوع (x) فإن الخليةالناتجة ستتطور وتكون أنثى بإذن الله تعالى وقدرته. [(x) من الأب + (x) من الأم = (x x )أنثى].

المقدمة :
الهندسة الوراثية أو ما يعرف أحيانًا بهندسة ((الجينات)) الوراثية هي أحدث الطرق العلمية في تغيير التركيب الجيني والتحكم في الصفات الوراثية للكائن الحي(نبات – حيوان – إنسان).وسيتناول بحثنا تلخيص برامج الهندسة الوراثية ، ومميزاتها ، وتطبيق لها على المجال الطبي وأخطار تطبيقات تقنيات الهندسة الوراثية على البيئة .

العرض :
حتى تاريخ 1970 ميلادية كان إجراء الأبحاث على الحمض النووي من أصعب الأمور التي كانت تواجه علماء الوراثة و الكيمياء.و كانت معظم الأبحاث تجرى بشكل غير مباشر على الحمض النووي الرايبوزي أو البروتين.و لكن الحال تحول بشكل كامل فأصبح علم الوراثة المتعلق بفحص الدي إن أي(و المعروف بعلم الوراثة الجزيئية)من أسهل العلوم و أكثرها تطورا.لقد أصبح من السهل صنع نسخ عديدة من أي جين (مورث) أو مقطع محدد من الدي إن أي.كما استطاع العلماء استكشاف الجينات الموجودة في على الكروموسومات كما استطاعوا تغييرها و تعديلها بالشكل الذي يريدون و ليس هذا فحسب بل استطاعوا أن يعيدوا هذه الجينات المعدلة إلى الخلية و غرزها في الكروموسوم الذي يريدون.كما أمكن إنتاج كميات كبيرة من البروتينات كالهرمونات و اللقاحات المختلفة و التي كانت تنتج في السابق من الجثث الميتة أو تستخلص من الحيوانات.كما أن هذه الثورة العلمية فتحة المجال أمام الكثيرين من محبي هذا العلم في اختراع و اكتشاف طرق جديدة و حديثة في التعامل و حفظ و تغيير هذه المادة الحيوية في الإنسان و الحيوان و النبات.لقد غير هذه العلم المنطلق كالصاروخ الكثير من المفاهيم الطبية و التي دفعة كثير من كليات الطب إلى تعديل مقرراتها لتزويد طلابها بالمزيد من هذا العلم.

برنامج الهندسة الوراثية:
– عزل المادة الوراثية (الحامض النووي) (D. N .A) عن محتويات الخلية وبشكل نقي حيث أنه يمثل الحامل الحقيقي “ للمورث “ والمسئول عن تحديد الصفات الوراثية الخاصة بكل كائن حي، ومن ثم تكسير هذا المركب إلى قطع صغيرة يمكن استغلال إحداها في تغيير تركيب جيني جديد، وذلك باستعمال “ الأنزيمات المحددة “ في عملية التكسير والتجزئة ذات التسلسل القاعدي الخاص والمتطابق مع الأنزيم.
– – دمج هذه القطعة من ال(د . ن . أ) مع ربطها مع جزيء ال(د . ن . أ) الجديد الذي يعرف باسم الناقل أو الحامل، وذلك بمساعدة أنزيم خاص يعرف بالإنزيم اللاحم أو اللاصق للـ (د . ن . أ) ينتج عن ذلك جزء:
(د . ن . أ مركب)
– ادخال هذا ال(د . ن . أ المركب) إلى الخلايا المضيفة (العائل) والتي قد تكون خلايا بكترية من خلال العملية المعروفة بالتحول، ومن ثم إتاحة الفرصة لهذا ال (د.ن.أ) المهجن للتكاثر والانقسام في البكتريا، بعدها تستخدم هذه المورثات وتحقن في الكائنات الحية الجديدة مسببة تأثيرها وقدرتها الوراثية الدالة عليها .

– ميزات الهندسة الوراثية:
– 1- السرعة في نقل المورثات من كائن حي إلى آخر وذلك بمرور أسابيع قليلة ومحددة بدلاً من الطريقة التقليدية والسائدة والمتعارف عليها في تغيير التركيب الجيني وباستعمال التهجين والتربية والتي تحتاج إلى سنوات طويلة.
2- نقل المورثات بطرق مباشرة ومضمونة النتائج بحيث لا تسمح بنقل المورثات غير المرغوبة التي قد تكون مرتبطة بالكروموسوم (الصبغي) والتي قد تنتقل بالطرق التقليدية مسببة لأهم مشاكل وعيوب طريقة التهجين والتربية العادية.
3- نقل المورثات بواسطة الهندسة الوراثية قضى على البعد النوعي بين الكائنات الحية، حيث يمكن نقل صفة مرغوبة من بكتريا إلى إنسان أو نبات (قمح) مثلاً أو العكس، خلاف ما هو متبع بالطرق التقليدية.
4- نقل مورثات خالية من الأمراض وذات صفات وراثية مرغوبة إلى كائنات حية جديدة تنقصها هذه الصفات.
من بعض تطبيقات الهندسة الوراثية على المجال الطبي:
يعاني الإنسان من العديد من الأمراض الوراثية الناتجة عن حدوث الطفرات الوراثية الضارة في اتحاد قواعد الحمض النووي المكون للمورث وأيضًا نتيجة لحدوث بعض الشذوذ الكروموسي في الخلية، مما يؤدي إلى خلل في فعالية البروتين المنتج والمتسبب في أعراض المرض والتي تختلف طبيعتها وشدتها اعتمادًا على نوع وطبيعة المورث الطافر. يمكن حاليًا تشخيص العديد من المورثات المسؤولة عن هذه الأمراض المحملة على الخريطة الوراثية وأيضًا دراسة التغيرات المستقبلية التي تحدث لها بواسطة تقنيات الهندسة الوراثية (PCR).
أخطار تطبيقات تقنيات الهندسة الوراثية على البيئة
1- تزيد من فرصة تكوين المورثات المهلكة التي تشوه أو تقتل أجنة الكائنات الحية (الحيوان) في إحدى أطوار نموها المختلفة.
2- إنتاج (أنواع – سلالات) جديدة من الكائنات الحية الدقيقة والمسببة لكثير من الأمراض ذات أشكال ظاهرية وخواص بيولوجية جديدة تزيد من سرعة انتشارها في الطبيعة بالإضافة إلى عدم وجود أعداء طبيعيين ومضادات حيوية لها في الوقت الحاضر مما يحدث عدم التوازن بين الكائنات الحية في الطبيعة.
3-إنتاج (سلالات) جديدة من بعض أنواع البكتريا E-coli نتيجة إحداث تغير في التركيب الجيني لها والتي تحمل مورثات خطيرة يمكن أن تتسرب من المعامل إلى الطبيعة وتسبب أمراضًا.
4- رش الحقول ببعض البكتريا المعدلة وراثيًا قد يحدث تأثيرات عكسية ذات أضرار كبيرة على البيئة خصوصًا مصادر المياه محدثة أثارًا سلبية على البيئة وصحة المجتمع.
5- الكثير من العلماء المهتمين بعلوم البيئة لديهم تخوف من أن انتشار كائنات حية دقيقة أجرى عليها تغيير في التركيب الوراثي من شأنه أن يغير من النظام البيئي.
6- بالإمكان حاليًا هندسة بعض أنواع من البكتريا القادرة على التكاثر بسرعة كبيرة وإنتاج مواد سامة (Toxins) بكميات هائلة يمكن استخدامها في الحروب البيولوجية لإبادة البشرية.
تعمل الحكومات المتطورة في هذا المجال على سن القوانين والارشادات التي تحدد وتنظم التجارب التي تجرى في هذا المجال وتمنع إجراء هذه التجارب على الحيوانات المنوية والبويضات في الإنسان حتى لا يحدث تغييرات كثيرة في التركيب الجيني إلا أنه هناك خوف كبير يتبادر إلى المجتمعات وهو أنه فيما إذا طبقت أساليب الهندسة الوراثية على الإنسان فإن النتائج سوف لا تحمد عقباها.

الخاتمة:
تعتبر الهندسة الوراثية سلاحًا ذا حدين . لذا يجب التعرف على أهميتها وكيفية استغلالها فيما يعود بالنفع على الإنسان أو حماية البيئة من التلوث وغيرها. وفي الختام نود أن يستخدم العلماء الهندسة الوراثية لتحسين ظروف الحياة في كل مجالاتها والاستفادة بقدر الإمكان من مميزاتها وتطبيقاتها الآمنة .