ومن المتوقع أن يصل عدد سكان العالم إلى ما يقرب من 10 بلايين نسمة بحلول عام 2050، مما يزيد من الضغط على النظم الزراعية لإنتاج المزيد من الأغذية بموارد أقل، ويزيد تغير المناخ وتدهور التربة وندرة المياه تعقيد هذا التحدي، إذ أن الهندسة الوراثية، عند تطبيقها بشكل مسؤول، توفر أدوات قوية لتعزيز القدرة على التكيف، والإنتاجية، ونوعية التغذوية للمحاصيل والماشية، مما يجعلها حجر الزاوية في استراتيجيات الإنتاج الغذائي المستدام، من خلال تعديل الظواهر الجينية.

مؤسسة الهندسة الوراثية

وتشمل الهندسة الوراثية مجموعة من تقنيات البيولوجيا الجزيئية التي تتيح التلاعب المباشر بالحمض النووي للكائنات الحية، بخلاف التوالد التقليدي الذي يعتمد على خلط آلاف الجينات من خلال الإنجاب الجنسي، والهندسة الوراثية تسمح بالأخذ المستهدف، أو حذف أو تعديل جينات معينة، وقد تم إدخال أول محصول متغير جينيا تجاريا، وهو نوع فلافر سافر توماتو، في عام ١٩٩٤.

التقنيات الرئيسية في الاستخدام اليوم

  • Transgenesis:] Transfer of a gene from one species to another. Examples include the insertion of a gene from the soil bacterium Bacillus thiensis] (Bt) into corn to produce insecticidal proteins, reducing the need for sprayed pesticides.
  • Gene Editing (CRISPR-Cas9):] Allows scientists to cut DNA at a precise location, enabling gene knockout, insertion, or correction. This technique is often considered more precise and can avoid the introduction of foreign DNA, which may address some regulatory and consumer concerns.
  • RNA Interference (RNAi): ] Silences specific genes by targeting Messenger RNA. This has been used to modify oil composition in soybeans and to create non-browning apples and potatos, reducing food waste.

تحقيق فوائد ملموسة للإنتاج الغذائي المستدام

وعند نشر الهندسة الوراثية تحت رقابة دقيقة، يمكن أن تدعم مباشرة الركائز الثلاث للاستدامة: الصحة البيئية، والقابلية للاستمرارية الاقتصادية، والعدالة الاجتماعية، وتفصل الفروع التالية كيفية تقديم محاصيل الآلية العالمية بالفعل مساهمات قابلة للقياس، وكيف تعد التكنولوجيات الناشئة مكاسب أكبر.

تعزيز كروب يلد والأمن الغذائي

وتشير تحليلات التجارب الميدانية العالمية إلى أن سمات الآلية العالمية زادت من غلة المحاصيل بنسبة 22 في المائة في المتوسط، وقللت من استخدام مبيدات الآفات بنسبة 37 في المائة، بينما عززت أيضاً أرباح المزارعين بنسبة 68 في المائة (كلومبر قايم، 2014) وهذه المكاسب التي تحققت في البلدان النامية التي يواجه فيها صغار المزارعين تربة هامشية وضغوط حشرية، وعلى سبيل المثال، ساهمت نسبة إنتاجية فيروسات بياضنة في الهند بنسبة 39 في المائة.

وفيما عدا الكمية، تحسنت نوعية التغذية، وأهم مثال على ذلك هو " غولدن رايس " ، الذي صمم لإنتاج البيوتا الكاروتين، وهو سليفة من الفيتامين ألف.

انخفاض الاعتماد على المدخلات الكيميائية

ومن أهم الفوائد البيئية لمحاصيل الآلية العالمية خفض مبيدات الحشرات ومبيدات الأعشاب ذات الأطنان الواسعة النطاق، حيث إن المحاصيل التي تم هندستها للتعبير عن السموم تستهدف الآفات الحشرية المحددة، وتولد حشرات مفيدة مثل الملوثات والمفترسات الطبيعية، وقد أدى استعراض شامل أجري في عام 2022 من قبل الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب إلى أن اعتماد محاصيل البترولية قد أدى إلى تحقيق فوائد.

وقد أظهرت الذرة المسببة للجفاف والمتسامحة جينيا )مثلا تنوع جفاف الجراد( مزايا غلة تتراوح بين ٦ و ١٢ في المائة تحت ضغط مائي متوسط، مما ساعد المزارعين على التكيف مع أنماط هطول الأمطار المتقلبة بصورة متزايدة، وبالمثل يجري تطوير المحاصيل التي تتسم بالكفاءة في استخدام النيتروجين للحد من الحاجة إلى الأسمدة الاصطناعية، التي هي كثيفة الطاقة لإنتاج انبعاثات غازات الدفيئة وتلوث المياه والإسهام فيها.

Building Resilience to Climate Change

ويزيد تغير المناخ من حدة الضغوط الحيوية مثل الحرارة والملوحة والفيضانات، وتوفر الهندسة الوراثية مساراً لتطوير المحاصيل التي يمكن أن تزدهر في ظل هذه الظروف، فعلى سبيل المثال، قام العلماء بتصميم خطوط الأرز مع تعزيز التسامح في الغواصة عن طريق إدخال جينات السام من طبقة الفيضان إلى تقنية متنوعة لا تتطلب وجود حمض نووي متجدد.

وتعجل النُهج القائمة على مبادرة التنمية الريفية في المناطق الريفية بتنمية المحاصيل التي تقاوم المناخ، وذلك بالسماح بالتراجع السريع للأعباء النافعة من الأقارب البريين إلى أنواع النخبة، وهي عملية تستغرق عقوداً مع التوالد التقليدي، وعلى سبيل المثال، استخدم الباحثون تحرير الجينات لتحسين التسامح الحراري في مجال التأقلم مع القمح والجفاف في الذرة، مع ظهور نتائج واعدة في التجارب الميدانية.

التحديات الملاحية والمناقشات

وعلى الرغم من الفوائد التي ثبتت، فإن نشر الكائنات الحية المصممة جينيا لا يزال موضع خلاف، ويجب أن يُعترف التقييم المتوازن بالشواغل المشروعة في الوقت الذي يرفض فيه المعلومات الخاطئة، وتشمل التحديات الرئيسية المخاطر الإيكولوجية، وإمكانية توحيد الشركات، والحاجة إلى الحصول العادل على التكنولوجيا.

المخاطر الإيكولوجية والثورية

وتدور الشواغل الإيكولوجية الأولية حول التدفق الجيني، والآثار على الكائنات غير المستهدفة، وتطور المقاومة. Gene flow] من المحاصيل التي تزرعها الآلية العالمية إلى الأقارب البريين يمكن أن تحدث في مراكز المنشأ من المحاصيل، وربما تنقل صفات مثل التسامح مع مبيدات الأعشاب إلى الأعشاب، ويمكن التخفيف من هذا الخطر من خلال العزلة الإنجابية، والمناطق العازلة، وما يسمى ب " التكنولوجيات الأخلاقية " المجازفة " .

(أ) تطور المقاومة مسألة ملحة، إذ يمكن للحشرات والأعشاب أن تطوّر مقاومة للخصائص الهندسية، مثلما هي الحال بالنسبة لمبيدات الآفات التقليدية، أما بالنسبة للمحاصيل البترولية، فقد تم ذلك عن طريق استراتيجيات " إعادة الاستخدام " ، وهي تزرع أنواعاً غير من نوع الجنس القريبة من أجل الحفاظ على مجموعات مستبعدة، مما يقلل من ضغط الاختيار.

الصحة والسلامة وتقبل المستهلك

كما أن بعض عمليات تقييم السلامة التي تقوم بها الوكالات التنظيمية في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك إدارة الأغذية والمخدرات في الولايات المتحدة، والهيئة الأوروبية للسلامة الغذائية، ومنظمة الصحة العالمية - قد خلصت باستمرار إلى أن المحاصيل المعتمدة في الآلية العالمية مأمونة للاستهلاك البشري والحيواني، ومع ذلك فإن التشكيل العام لا يزال مرتفعا في بعض المناطق، ولا سيما في أوروبا، وكثيرا ما تحافظ الشواغل على إمكانية التأثيرات غير المقصودة (مثلا، كل الظواهر الخلقية) والتعديل الخلقية الخلقية.

الأبعاد الاجتماعية والاقتصادية والسياساتية

ويسود قدر كبير من الاختراق في مجال الحصول على تكنولوجيات الهندسة الوراثية أمام شركات كبيرة، لديها براءات اختراع على العديد من السمات والجينات الرئيسية، مما يثير القلق بشأن المساواة بين صغار المزارعين الذين قد لا يستطيعون تحمل البذور الملكية أو تقييدها بموجب اتفاقات تعاقدية تحظر توفير البذور، وبالتالي فإن تطوير المحاصيل المحررة جينياً التي لا تحتوي على الحمض النووي الأجنبي، وبالتالي، يستثنيون من بعض مطالبات القطاع الزراعي التي تولد البراءات، لا تزال تساعد على تحقيق التوازن في هذا المجال.

الأفق: النهج التالية للتكوين في الهندسة الوراثية

ويفتح تقارب تحرير الجينات، والبيولوجيا الاصطناعية، والزراعة الرقمية، آفاقا جديدة للإنتاج الغذائي المستدام، وتعود هذه التكنولوجيات بأن تجعل تحسين المحاصيل أسرع وأرخص وأكثر قبولا اجتماعيا.

CRISPR and Beyond

كما أن تحرير الجينات المستند إلى نتائج التنمية الزراعية يوسع بشكل كبير إمكانيات تحسين المحاصيل، لأن العديد من النباتات المحررة لا تحتوي على حمض نووي أجنبي، وقد تخضع للتنظيم بشكل أقل صرامة من المحاصيل التي تزرع في المناطق المحيطة، وعلى سبيل المثال، أشارت إدارة الزراعة في الولايات المتحدة إلى أنها لن تنظم التجارب على البطاطا مع نظام CRISPR إذا كان يمكن تطويرها من خلال التوالد التقليدي.

جين درايفد وتحكم بالآفات

فالأعمال الوراثية هي عناصر وراثية تزيد من احتمال وراثة جين معين من قبل جميع المناشف، مما يسمح بانتشاره بسرعة من خلال السكان، وهذه التكنولوجيا تعد بمراقبة الآفات الزراعية وناقلات الأمراض، وعلى سبيل المثال، يقوم الباحثون بتطوير حملات جينية لقمع سكان الماشية، وهي مهرجان رئيسي من المحاصيل المحررة، وبجعل ذباب الفاكهة غير قادرة على نقل مسببات الأمراض المتناثرة.

إدماج الهندسة الوراثية مع نظم الزراعة المستدامة

ومن المرجح أن تنشأ أكبر الفوائد عندما تكون الهندسة الوراثية مدمجة مع مبادئ الأرصاد الجوية الزراعية - غير أنها تُعامل كطلقة فضية، فعلى سبيل المثال، يمكن الجمع بين المحاصيل المقاومة للآفات وبين السيطرة البيولوجية وتنويع الموائل وتطبيق المواد الكيميائية المنخفضة الخطورة تطبيقا دقيقا، كما أن أنواع الجفاف المتسامحة تؤدي أفضل أداء عندما تُعالج بزراعة الحفظ وتناوب المحاصيل، كما أن المحاصيل البديلة تكمل التعديلات على التربة العضوية وإدارة الأسمدة.

مسارات العمل: التنظيم والتعليم والتعاون

ولتسخير إمكانات الهندسة الوراثية للإنتاج الغذائي المستدام، يلزم اتباع نهج متعدد الجوانب. يجب أن تكون اللوائح القائمة على العلم ] فعالة وشفافة، وتتجنب العبء المفرط مع الحفاظ على السلامة، وتميز تجربة الاتحاد الأوروبي، حيث أعاقت الأنظمة العاجلة بالفعل معظم زراعة المحاصيل التي تستخدمها الآلية العالمية، وتتناقض مع النهج الأكثر تساهلا في الأمريكتين وأجزاء من آسيا.

(ب) إن التعليم والمشاركة [(FLT:1]) في مجال الزراعة هما أمران بالغا الأهمية للتغلب على الاستقطاب، إذ يحتاج المزارعون إلى الحصول على معلومات غير متحيزة عن مخاطر وفوائد المحاصيل التي يجنيها الجميع، إلى جانب التدريب على أفضل الممارسات الإدارية، ويستفيد المستهلكون من الاتصالات الواضحة القائمة على الأدلة بشأن السلامة الغذائية والمبادلات البيئية فيما بين مختلف أساليب الإنتاج.

Collaborative research and development] involving public institutions, private companies, and farmer organizations can ensure that innovations reach those who need them most. Pre —competitive consortia, such as the International Rice Research Institute’s on floodtolerant rice, have demonstrated the power of pooled expertise. Philanthropic funding from organizations like the Bill ' Metrita

وباختصار، فإن الهندسة الوراثية ليست حلاً وسطياً للتحديات المعقدة التي ينطوي عليها الإنتاج الغذائي المستدام، ولكنها أداة لا غنى عنها في تحول الزراعة، وعندما تقترن هذه الهندسة بالإدارة الإيكولوجية السليمة، والسياسات المنصفة، والحوار المفتوح، فإنها يمكن أن تساعد على تغذية عالم متزايد مع حماية نظم دعم الحياة في الكوكب.

المراجع والقراءة الإضافية