البرنامج الوراثي

البرنامج الوراثي

المقدمة :



الهندسة الوراثية أو ما يعرف أحيانًا بهندسة ((الجينات)) الوراثية هي أحدث الطرق العلمية في تغيير التركيب الجينيوالتحكم في الصفات الوراثية للكائن الحي ( نبات - حيوان - إنسان).وسيتناول بحثنا تلخيص برامج الهندسة الوراثية ، ومميزاتها ، وتطبيق لها على المجال الطبي وأخطارتطبيقات تقنيات الهندسة الوراثية على البيئة .

البرنامج الوراثي :

لقد مهدت هذه الفكرة الطريق أمام مفهوم "البرنامج الوراثي"، والذي يتماثل وبرنامج الحاسب الآلي ـ وهو تعبير مجازي أصبح بديهيا بعد اكتشاف بنية الحمض النووي، وذلك لأن الحمض النووي يمكن تصوره على هيئة شريط خطي من الرموز، وهو بالضبط ما يقرأه جهاز الحاسب الآلي كبرنامج. ومثله كمثل برنامج الحاسب الآلي، فإن الحمض النووي لا يحتفظ بالحالة النهائية لما يرمز إليه؛ بل إنه يعمل على نحو رمزي ولكن ملموس (على هيئة "نص" حقيقي) على تثبيت العلاقات بين كل الأشياء وبين العوامل التي تحدد وتتحكم.

هناك مشاهدة لافتة للنظر تؤيد هذا القياس: فالفيروسات تتصرف كقطع من برامج تتسم بالفردية ولها صفات مميزة، من خلال استخدام الخلية كالآلة اللازمة لتكاثرها وانتشارها (بتدمير الآلة ذاتها في كثير من الأحوال). وبعد انتشار برمجة الحاسب الآلي على نطاق واسع، فقد وُجِد أن قطعاً من برامج الحاسب الآلي تتصرف على نفس المنوال، وعلى هذا فقد أُطْـلِق عليها اسم "فيروسات". وحين أصبح من الممكن التعامل مع الحمض النووي خارج الجسم الحي، أصبح التعبير المجازي "البرنامج الوراثي" أكثر دقة من حيث وصفه للواقع: فقد بات بوسع العلماء بناء تجارب تقابل إعادة برمجة الخلايا من خلال التعامل مع رموز من السيلكون فحسب (برامج الحاسب الآلي).

كان ألان تورينج العالم الشهير في مجال الرياضيات والحاسب الآلي أول من استخدم هذا التعبير المجازي. ولقد تمكن ألان تورينج بالتعاون مع جون فون نيومان، وعدد من الـمُـنَظّرين، من الكشف عن الرابطة بين رياضيات الأرقام الكاملة وبين المنطق. ولقد اقترح تورينج أن كل العمليات الحسابية والعمليات المنطقية يمكن تنفيذها بواسطة آلة بسيطة، أسماها "آلة تورينج الكلية"، تستطيع قراءة وتعديل التسلسل الخطي للرموز. ولم يتطلب هذا سوى الفصل المادي بين الرموز (المرئية على هيئة شريط) التي تتعامل معها الآلة وبين الآلة ذاتها. وفضلاً عن ذلك، فإن ذلك الشريط يحمل البيانات التي تسمح للآلة بمباشرة عملها. وعلى هذا فمن الممكن أن تنقسم البيانات إلى نوعين: برنامج يتضمن "معنى" التسلسل المنطقي الذي تتعرف عليه الآلة، والبيانات النظرية البحتة التي تزود البرنامج بالبيئة التي يعمل في إطارها.

تستند الهندسة الوراثية إلى إمكانية التعامل مع جزيئات الحمض النووي (سواء كان حقيقياً أو ذا بنية اصطناعية) بحيث يمكن إعادة برمجة خلايا غريبة. ونتيجة لهذا فإن العديد من أنواع البكتيريا اليوم تستطيع إنتاج بروتينات بشرية. لكن هذا يشكل جزءاً صغيراً فقط من البرنامج الجيني (الوراثي). فلقد أصبح انتقال الجينات بين الكائنات الحية أمراً واسع الانتشار. ولقد كان استنساخ النواة، الذي تمثل في النعجة دوللي ، سبباً في تحول "آلة تورينج الكلية" إلى نموذج للخلية الحية يحمل الكثير من الإلهام، إن لم يكن يحمل الكثير من التفسيرات ، وإذا اعتبرنا القيمة الاسمية الظاهرية لهذا التعبير المجازي، فلسوف نتوصل إلى نتيجة مدهشة. فقد ثبت أن نتيجة بعض برامج الحاسب الآلي تأتي على نحو غير متوقع وجديد ولا يمكن التنبؤ به في ذات الوقت. وعلى هذا فإن استخدام الحاسب الآلي في هذا التعبير المجازي يعني ضمناً أن الكائنات الحية عبارة عن أنظمة مادية تتوصل، في مواجهة مستقبل لا يمكن التنبؤ به، إلى حلول غير محتملة حتى تتمكن ذريتها من الحياة في ظل ظروف لا يمكن التنبؤ بها. إن الحياة تتسم بإبداع متأصل.

ولكن في النهاية لابد وأن نقول إن المغزى من هذا التعبير المجازي محدود بسبب حقيقة بسيطة: ألا وهي أن الحاسب الآلي لا يستطيع أن يصنع حاسباً آلياً آخر. والتحدي القائم الآن أمام علم الأحياء الجديد هو التوصل إلى فهم للكيفية التي قد يستطيع بها حاسب آلي أن يصنع حاسباً آلياً آخر.



العرض :

حتى تاريخ 1970 ميلادية كان إجراء الأبحاث على الحمض النووي من أصعب الأمورالتي كانت تواجه علماء الوراثة و الكيمياء.و كانت معظم الأبحاث تجرى بشكل غير مباشرعلى 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 وأكثرها 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 كمااستطاعوا 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 تنتجفي 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 غيرهذه 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 هذاالمركب إلى قطع صغيرة يمكن استغلال إحداها في تغيير تركيب جيني جديد، وذلك باستعمال “ الأنزيمات المحددة “ في عملية التكسير والتجزئة ذات التسلسل القاعدي الخاصوالمتطابق مع الأنزيم

دمج هذه القطعة من الـ (A.D.N) مع ربطها مع جزيءالــ (A.D.N) الجديد الذي يعرف باسم الناقل أو الحامل، وذلك بمساعدة أنزيم خاص يعرف بالإنزيم اللاحم أو اللاصق للـ (A.D.N) ينتج عن ذلك جزء:
(A.D.N) مركب .
- ادخال هذا الـ(A.D.N المركب) إلى الخلايا المضيفة (العائل) والتي قد تكون خلايا بكترية من خلال العملية المعروفة بالتحول، ومن ثم إتاحة الفرصة لهذا (A.D.N) المهجن للتكاثر والانقسام في البكتريا، بعدها تستخدم هذه المورثات وتحقن فيالكائنات 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 الطريقةالتقليدية والسائدة والمتعارف عليها في تغيير التركيب الجيني وباستعمال التهجينوالتربية 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 والمتسببفي أعراض المرض والتي تختلف طبيعتها وشدتها اعتمادًا على نوع وطبيعة المورث الطافر. يمكن حاليًا تشخيص العديد من المورثات المسؤولة عن هذه الأمراض المحملة على الخريطةالوراثية وأيضًا دراسة التغيرات المستقبلية التي تحدث لها بواسطة تقنيات الهندسةالوراثية (PCR).





















أخطار تطبيقات تقنيات الهندسة الوراثيةعلى البيئة:


تزيد من فرصة تكوين المورثات المهلكة التي تشوه أو تقتلأجنة الكائنات الحية (الحيوان) في إحدى أطوار نموها المختلفة.


1- إنتاج (أنواع - سلالات) جديدة من الكائنات الحية الدقيقة والمسببة لكثير من الأمراض ذات أشكالظاهرية وخواص بيولوجية جديدة تزيد من سرعة انتشارها في الطبيعة بالإضافة إلى عدموجود أعداء طبيعيين ومضادات حيوية لها في الوقت الحاضر مما يحدث عدم التوازن بينالكائنات الحية في الطبيعة.
2- إنتاج (سلالات) جديدة من بعض أنواع البكتريا E-coli نتيجة إحداث تغير في التركيب الجيني لها والتي تحمل مورثات خطيرة يمكن أنتتسرب من المعامل إلى الطبيعة وتسبب أمراضًا.
3 - رش الحقول ببعض البكترياالمعدلة وراثيًا قد يحدث تأثيرات عكسية ذات أضرار كبيرة على البيئة خصوصًا مصادرالمياه محدثة أثارًا سلبية على البيئة وصحة المجتمع.
4- الكثير من العلماءالمهتمين بعلوم البيئة لديهم تخوف من أن انتشار كائنات حية دقيقة أجرى عليها تغييرفي التركيب الوراثي من شأنه أن يغير من النظام البيئي.
5- بالإمكان حاليًاهندسة بعض أنواع من البكتريا القادرة على التكاثر بسرعة كبيرة وإنتاج مواد سامة (Toxins) بكميات هائلة يمكن استخدامها في الحروب البيولوجية لإبادةالبشرية.
تعمل الحكومات المتطورة في هذا المجال على سن القوانين والارشادات التيتحدد وتنظم التجارب التي تجرى في هذا المجال وتمنع إجراء هذه التجارب على الحيواناتالمنوية والبويضات في الإنسان حتى لا يحدث تغييرات كثيرة في التركيب الجيني إلا أنههناك خوف كبير يتبادر إلى المجتمعات وهو أنه فيما إذا طبقت أساليب الهندسة الوراثيةعلى الإنسان فإن النتائج سوف لا تحمد عقباها.





الخاتمة

:تعتبر الهندسة الوراثية سلاحًا ذا حدين . لذا يجب التعرف على أهميتها وكيفيةاستغلالها فيما يعود بالنفع على الإنسان أو حماية البيئة من التلوث وغيرها. وفيالختام نود أن يستخدم العلماء الهندسة الوراثية لتحسين ظروف الحياة في كل مجالاتهاوالاستفادة بقدر الإمكان من مميزاتها وتطبيقاتها الآمنة . وآمل أن يكون بحثي قد ألمبما هو مفيد .











المورثة

مقدمة:

بما أننا أحياء نرزق، فإننا نتصور أن فهم الحياة وإدراك كينونتها أمر سهل. وفي التصنيف المقبول للعلوم يأتي علم الرياضيات على رأس قائمة أصعب العلوم وأكثرها استغلاقاً على الفهم، ويليها في ذلك علم الفيزياء، ثم علم الكيمياء، وأخيراً علم الأحياء. لكن هذا التدرج العلمي زائف ومضلل: فقد أصبحنا الآن ندرك أن علم الأحياء يحتوى على قدر من الرياضيات أكبر مما كنا نتخيل.

فحين دخلت الجزيئات إلى مجال الفهم العلمي للحياة مع اكتشاف الحمض النووي (DNA)، قفز علم الأحياء خطوة إلى الأمام على مقياس الصعوبة. ثم مع التعرف على المخطط البياني التفصيلي لكيفية تعبير الجينات عن نفسها، قفز علم الأحياء مرة أخرى إلى مرتبة أقرب إلى علم الرياضيات ، والتعبير السائد اليوم في مجال دراسة الحياة هو "بيولوجيا الأنظمة". ولمدة طويلة كان الذين يدرسون طبيعة الحياة وعلم الوراثة ينقسمون إلى معسكرين: أنصار التطور الوراثي التعاقبي الذين كانوا يؤكدون على التأثيرات البيئية على الكائنات الحية، وأنصار التشكل الوراثي المسبق الذين أكدوا على أوجه التشابه بين الآباء والذرية. ولقد كانت وجهة نظر أنصار التطور الوراثي التعاقبي مخطئة على نحو واضح، لأن شيئاً ما ثابتاً لابد وأن ينتقل عبر الأجيال. لكن وجهة نظر أنصار التشكل الوراثي المسبق التي تقول إن الكيان ينتقل عبر الأجيال بانتقال الكائن الحي كوحدة كاملة كانت تتعارض مع استحالة تجزئة الأشياء على نحو غير متناه.

والشيء الذي كان لابد وأن ينتقل ليس الكائن الحي في صورته النهائية، بل الوصفة التي تتضمن تركيبه وبنيته. ولنتأمل ذلك اللغز الميتافيزيقي القديم: ذلك القارب الخشبي الذي تستبدل ألواحه بالتدريج مع بُـلـيِّـها، هل يظل هو نفس القارب بعد استبدال ألواحه؟ إن "بيولوجيا الأنظمة" هي ذلك الفرع من علم الأحياء الذي يسلم بأن ما يظل على حاله الأصلي هو تصميم القارب ـ وهذا هو ما يحدد العلاقة بين الألواح.

المورثة:

المُوَرِّثَة أو الإِرْثَة (أو الجين في الترجمة الحرفية، جمعها جينات) (جمعها مورثات و إرثات هي الوحدات الأساسية للوراثة في الكائنات الحية . فضمن هذه المورثات يتم تشفير المعلومات المهمة للوظائف العضوية المتعضية الحيوية . تتواجد المورثات عادة ضمن المادة الوراثية للمتعضية التي تمثلها الدنا أو الرنا في بعض الحالات النادرة ، بالتالي فإن هذه المورثات هي من تحدد تطور و سلوكيات هذه المتعضية و الفوارق بين أفراد في صفات الجنس الواحد يمكن أن تعزى للفوارق في المورثات التي تحملها هذه الأفراد . و المورثة:هي قطعة من احدى سلسلتي ال(DNA)تحتل موضعا معينا على هذه السلسلة و تحدد المورثة بعدد النوكليوتيدات الداخلة في تركيبها و نوعها و ترتيبها,وهي قابلة للتغير نتيجة الطفرات لاعطاء أليلات للصفة نفسها.

تنتقل المادة الوراثية من جيل لآخر ، خلال عملية التكاثر ، بحيث يكتسب كل فرد جديد نصف مورثاته من أحد والديه و النصف الآخر من الوالد الآخر . في بعض الحالات يمكن للمادة الوراثية أن تنقل بين أفراد غير أقرباء بعمليات مثل أو عن طريق الفيروسات .

بشكل أساسي ، تحوي المورثات المعلومات الأساسية لبناء البروتينات و الإنزيمات و المواد الحيوية اللازمة للعضوية و و ظائفها.