مستقبل المحاصيل المُعدّلة جينياً وأثرها على تعزيز اليغلد

تحسين الكفاءة الفوتوغرافية

إن التخثر الفوتوسي، الذي تتحول به النباتات ضوء الشمس إلى الكتلة الحيوية، غير فعال بشكل مفاجئ في العديد من المحاصيل الرئيسية، ففي محطات C3 مثل الأرز، والقمح، وفول الصويا، يصلح الانزيم الذي يسمى " RuBisCO " الأوكسجين بدلا من ثاني أكسيد الكربون في عملية تسمى التلخيص الضوئي، وتهدر الطاقة، وتخفض العائد.

ويدخل العلماء مسارات هندسية بديلة للصور الاصطناعية في هذه المحاصيل، ويأمل الباحثون في تعزيز العائدات بنسبة 30 إلى 50 في المائة، كما أن التجارب الميدانية للأرز من الفئة جيم-4 تجري حالياً، وتظهر النتائج المبكرة واعدة.

كفاءة استخدام النيتروجين

وتشكل الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية تكلفة رئيسية للمزارعين ومصدراً هاماً لانبعاثات غازات الدفيئة، ويمكن للمحاصيل التي تستخدم النيتروجين على نحو أكثر كفاءة أن تحتفظ بمحاصيل عالية تقل فيها السماد، وتوفّر الأموال وتخفض الأضرار البيئية.

وتشمل إحدى الاستراتيجيات الجينيات المفرطة في الضغط التي تنظم استيعاب النيتروجين واستيعابه، وثمة نهج آخر يتمثل في تمكين المحاصيل من إصلاح نتروجينها الخاص بها من الهواء، وهو سمة تقتصر حاليا على البقالات، وتعمل شركات البيولوجيا التركيبية على نقل جينات النيتروجين المثبتة من البكتيريا مباشرة إلى المحاصيل الحبوب، وإذا نجح ذلك، فإنه يمكن أن يزيل الحاجة إلى استدامة الزراعين الاصطناعيين.

تحقيق الحد الأمثل من تقسيم الكتلة الأحيائية

(ييلد) يحدد في نهاية المطاف كم من الكتلة الحيوية للمصنع ينتهي بها المطاف في الجزء المحصّن أو الفاكهة أو الجذر، ويمكن للتعديل الوراثي أن يحوّل تخصيص الطاقة للمصنع إلى هذه الأجهزة القابلة للجني، مثلاً، تعديل الجينات التي يمكن التحكم بها وقت الازدهار يمكن أن يتزامن مع نمو الحبوب مع الظروف البيئية المثلى.

وقد حدد الباحثون جيناً يدعى GS3] في الأرز الذي يتحكم في طول الحبوب؛ وباختيارهم نسخة مفيدة من هذا الجيل، ينتج المولدون أصنافاً ذات غلات أعلى بكثير، كما أن جينات مماثلة تستهدف القمح والذرة والصويا.

Climate Resilience as a Yield Protection Strategy

ومع أن تغير المناخ يكثف من حدة الأحوال الجوية، فإن حماية المحاصيل تصبح مهمة بقدر ما تزيد من ذلك، وسوف يتم تصميم محاصيل الآلية العالمية المقبلة بحيث تتواكب مع مزيج من الحرارة والجفاف والفيضانات وشرائح الملوحة التي تتسبب حالياً في خسائر كبيرة في المحاصيل.

تسامح الحرارة وزهور

وقد يسبب الإجهاد الشديد أثناء الزهرة عقما في العديد من المحاصيل، مما يقلل كثيرا من العائد، ويحد العلماء من الجينات التي تحمي قدرة التلوث على البقاء وتنميته المبيضة تحت درجات الحرارة العالية، ويمكن أن يحافظ إدخال نسخ متحملة للحرارة من هذه الجينات إلى أصناف محاصيل حساسة على المحاصيل على الغلة أثناء موجات الحرارة.

التسامح في استخدام الزهور في الأرز

ويحتوي الأرز المغمور الذي يُنشأ عن طريق نُهج توالد معززة بالأعلام والآلية العالمية على جين يُدعى SUB1A يسمح للمصنع بالبقاء تحت الماء لمدة تصل إلى أسبوعين، وقد أنقذت هذه السمة، التي تُنشر على نطاق واسع في جنوب وجنوب شرق آسيا، ملايين الأطنان من الأرز التي كانت ستفقد لولا ذلك في الفيضانات.

تعزيز التغذية وتقوية البيئة

والتعزيز الصامت ليس فقط بشأن الكمية؛ بل يشمل أيضاً القيمة التغذوية للغذاء المنتج.() وتعالج المحاصيل التي تغذيها الآلية العالمية المحسنة أحيائياً أوجه القصور في المغذيات الدقيقة التي تؤثر على بلايين الناس في جميع أنحاء العالم.

]Golden Rice], engineered to produce beta-carotene (aسلائف إلى فيتامين ألف), is a well-known example. Vitamin A deficiency is a leading cause of blindness and immune system impairment in developing countries. Golden Rice provides a dietary source of vitamin A in regions where white rice is ata Field.

وتشمل المحاصيل الأخرى المحظورة أحيائياً في التنمية حبوب مرتفعة الارتفاع، القمح المثرى بالزنك، والقمح المحسن الطرازي ، وهذه المحاصيل تحسن نوعية الأغذية التي يأكلها بالفعل، دون أن تتطلب تغييرات في نظام التغذية، وكثيراً ما تكون غلة هذه الأنواع قابلة للمقارنة مع الإنتاجية التقليدية، مما يعني أن المكاسب التغذوية لا تأتي في الوقت المناسب.

التصدي للتحديات والشواغل

وعلى الرغم من الفوائد الواضحة، تواجه محاصيل الآلية العالمية تحديات مستمرة تتصل بالتنظيم والتصور العام والمخاطر الإيكولوجية، ويعتمد مستقبل تكنولوجيا الآلية العالمية على معالجة هذه الشواغل على نحو مسؤول.

الأطر التنظيمية

وتختلف عملية الموافقة على محاصيل الآلية العالمية اختلافاً كبيراً حسب البلد، ففي الولايات المتحدة، تقوم وكالات مثل وكالة التنمية الزراعية التابعة للولايات المتحدة، وهيئة تنمية الموارد الحرجية، وبرنامج العمل البيئي بتقييم المحاصيل التي تُستخدم في الآلية العالمية استناداً إلى سلامتها وتأثيرها البيئي، وعلى النقيض من ذلك، يوجد لدى الاتحاد الأوروبي نظام من أكثر النظم التنظيمية صرامة، مما أدى إلى إبطاء عملية التبني بشكل كبير، وكثيراً ما تفتقر البلدان النامية إلى البنية التحتية التنظيمية اللازمة لتقييم المحاصيل التي تستخدمها الآلية العالمية بكفاءة، مما يؤدي إلى تأخير الحصول على التكنولوجيات المفيدة.

ويشكل تنسيق هذه الأطر مع الحفاظ على معايير السلامة أولوية بالنسبة للأمن الغذائي العالمي، ويوفر بروتوكول Cartagena بشأن السلامة البيولوجية إطاراً دولياً للمناولة الآمنة للكائنات الآلية العالمية، ولكن التنفيذ على الصعيد الوطني لا يزال غير متكافئ.

تدفق وتنوع بيولوجي

ومن بين أكثر الشواغل التي ذُكرت بشأن محاصيل الآلية العالمية إمكانية انتشار مغايري الهوية الجنسانية إلى الأقارب البريين عن طريق تدفق الملوثات، مما قد يخلق أعشاباً مقاومة للمبيدات أو يعطل النظم الإيكولوجية الطبيعية، ومن أجل التخفيف من هذا الخطر، يقوم الباحثون بوضع استراتيجيات للاحتواء البيولوجي ]، بما في ذلك عقم الذكور وتحويل الكلور (التي تحول دون نقل هذه الوعود إلى الوعود المعدلة).

التصور العام والوسم

ويتباين قبول المستهلكين للمحاصيل التي تستخدمها الآلية العالمية على الصعيد العالمي، ويطالب بعض المستهلكين بعلامات عن الأغذية التي تقدمها الآلية العالمية، بينما يتجنب آخرون هذه المحاصيل كلياً، ومن الضروري أن يكون الاتصال الواضح القائم على العلم بشأن فوائد ومخاطر محاصيل الآلية العالمية، ويحمل مصطلح " المعدل بشكل عام " نفسه شروحاً مختلفة في مختلف الثقافات، وكثيراً ما تركز المناقشات على مراقبة الشركات للبذور أو الاحتكار الزراعي أكثر من التركيز على المزايا العلمية للتكنولوجيا.

ويمكن للبحوث المستقلة التي تمولها المؤسسات العامة أن تساعد على بناء الثقة، وعندما يرى المزارعون والمستهلكون منافع في مجتمعاتهم المحلية - مثل انخفاض التعرض لمبيدات الآفات، وارتفاع الدخول، أو تحسين قبول التغذية، يميل إلى النمو.

دور الملكية الفكرية والوصول إليها

وتقوم شركات خاصة بتطوير العديد من تكنولوجيات الآلية العالمية وباختراعها، مما يثير تساؤلات بشأن إمكانية وصول صغار المزارعين إلى البلدان النامية، ويمكن أن تكون تكلفة البذور المبررة باطلة، كما أن القيود المفروضة على الملكية الفكرية يمكن أن تعوق الباحثين في القطاع العام عن الابتكار.

وقد ظهرت عدة نماذج لمعالجة هذا الأمر، حيث ستيسر مؤسسة التكنولوجيا الزراعية الأفريقية [FATF] الشراكات بين القطاعين العام والخاص من أجل تحقيق محاصيل الآلية العالمية المكيفة مع النظم الزراعية الأفريقية، وتهدف مبادرة البذور المفتوحة المصدر إلى الحفاظ على البذور في المجال العام، مع نضج أدوات تكنولوجيا الآلية العالمية، وتوسيع نطاق الوصول إلى هذه الأهداف الحاسمة الأهمية.

دخل المزارعين وسبل عيشهم

وتؤكد دراسات الأثر المتعدد أن اعتماد محصول الآلية العالمية قد زاد من دخل المزارعين في البلدان المتقدمة والنامية على السواء، وأن انخفاض تكاليف مبيدات الآفات، وارتفاع غلة المحاصيل، ووفورات الوقت من إدارة الأعشاب البسيطة، كلها أمور تسهم في زيادة صافي العائدات، وفي بلدان مثل الهند والصين وجنوب أفريقيا، أبلغ صغار المزارعين الذين يزرعون القطن عن زيادات في الأرباح بنسبة تتراوح بين 30 و100 في المائة مقارنة بالقطن التقليدي.

وهذه الفوائد الاقتصادية مهمة بوجه خاص بالنسبة للمزارعات، اللائي كثيرا ما يكون لديهن فرص محدودة للحصول على تكنولوجيات إنقاذ العمالة، كما أن محاصيل الآلية العالمية التي تقلل الحاجة إلى الرفع اليدوي اليدوي اليدوي اليدوي اليدوي تسمح للمرأة بتخصيص وقت للتعليم والرعاية الأسرية والأنشطة الأخرى المدرة للدخل.

المنافع البيئية والمفاضلات

وقد وثقت محاصيل الآلية العالمية منافع بيئية، ولكنها ليست بدون مفاضلات، وقد أدى استخدام محاصيل مسببة للمبيدات إلى خفض تآكل التربة من خلال تمكين الزراعة بدون كل شيء، ولكنه أسهم أيضا في تطور الأعشاب المقاومة للمبيدات في بعض المناطق، كما أن المحاصيل المقاومة للحشرات قد قلصت كثيرا من استخدام مبيدات الحشرات ذات النبض الواسع النطاق، مما أدى إلى استفادة بعض الحشرات والمزارعين من هذه الأمراض.

ومن الضروري ممارسات الإدارة المستدامة، مثل زرع ملاجئ غير مبيتة لبطء تنمية المقاومة، ومن المرجح أن ينطوي المستقبل على صفات متراكمة (جينات مقاومة الآفات المتعددة) مقترنة باستراتيجيات متكاملة لإدارة الآفات للحفاظ على فعالية هذه التكنولوجيات.

Carbon Footprint of Agriculture

إن محاصيل الآلية العالمية التي تقلل من الحاجة إلى تطبيقات الحراثة والأسمدة يمكن أن تقلل من آثار الكربون في الزراعة، ولا يمكن أن تُمكن من زراعة مبيدات الأعشاب، وتزيد من عزل الكربون في التربة، وتنتج المحاصيل التي تتحسن كفاءة استخدام النيتروجين انبعاثات أقل من أكسيد النيتروجين لكل وحدة من المحاصيل، حيث يسعى العالم إلى إزالة الكربون من نظام الأغذية، فإن هذه الخصائص من المحاصيل التي تُستخدم في الآلية العالمية ستصبح أكثر قيمة.

التكنولوجيات الناشئة والثورة التنظيمية

ويتطور المشهد التنظيمي ليواكب التقدم العلمي، ففي العديد من البلدان، تُعامل المحاصيل التي تُنشأ عن طريق تحرير الجينات معاملة مختلفة عن المحاصيل التي تُنشأ من خلال الأساليب القديمة المغايرة، وهذا التمييز يقوم على أن تحرير الجينات يمكن أن يحدث تغييرات مماثلة لتلك التي تحدث طبيعيا أو من خلال التوالد التقليدي.

وقد انتقلت اليابان والأرجنتين والبرازيل وأستراليا إلى وضع أنظمة مبسطة للمحاصيل التي لا تحتوي على حمض نووي أجنبي، غير أن محكمة العدل الأوروبية قضت في عام 2018 بأن المحاصيل المحررة جينيا تخضع لنفس الأنظمة الصارمة مثل المحاصيل التي تستخدمها الآلية العالمية، وهو قرار أبطأ البحوث الأوروبية في هذا المجال، وهذا التباين التنظيمي يعني أن مستقبل نشر المحاصيل الآلية العالمية سيشكل بقدر ما هو متبع في السياسة العامة.

الاستنتاج: مسار عملي نحو الأمام

ويرتبط مستقبل المحاصيل المحورة وراثيا ارتباطا وثيقا بتحدي تغذية عدد متزايد من السكان على كوكب محدود، وتظهر الأدلة التي تراكمت على مدى ثلاثة عقود من الاستخدام التجاري أن محاصيل الآلية العالمية يمكن أن تحقق عائدات أعلى، وتخفض المدخلات الكيميائية، وتحسن سبل عيش المزارعين، وتعزز نوعية التغذية، ويعود الجيل القادم من محاصيل الآلية العالمية، التي تتيحها أدوات دقيقة لتحرير الجينات، إلى جعل التصويري أكثر كفاءة، والحد من الاعتماد على المحصول الإجهادية.

ويتطلب تحقيق هذه الإمكانات اتباع نهج عملي يوازن بين الابتكار بحذر، ويجب أن تكون النظم التنظيمية قائمة على العلم وتستجيب للتكنولوجيات الجديدة، ويجب أن تتيح نظم الملكية الفكرية إمكانية الوصول المنصف، لا سيما للمزارعين من أصحاب الحيازات الصغيرة في البلدان النامية، كما أن المشاركة العامة والاتصال الشفاف ضروري لبناء الثقة واتخاذ القرارات المستنيرة.

المحاصيل المعدلة جينيا ليست رصاصة فضية ولكنها أداة قوية في مجموعة أدوات أكبر تشمل تحسين الممارسات الزراعية، وتحسين الري، والإدارة المستدامة للأراضي، ويمكن أن تساعد، على نحو مسؤول، على ضمان تجهيز مزارعي العالم لإنتاج ما يكفي من الغذاء للجميع، اليوم والمستقبل.