جمعه, ۳۰ شهریور, ۱۴۰۳ / 20 September, 2024
مجله ویستا
بهره برداری تجاری از میکرو ارگانیسمها
بیوتکنولوژی، پیشرفت نو ظهور و جدیدی نیست. سابقه استفاده از میکروارگانیسمها برای تولید مواد خوراکی نظیر آبجو، سرکه، ماست و پنیر به بیش از ۸ هزار سال قبل میرسد.
به جز تقطیر، بیوتکنولوژی از دوران پیش از مسیحیت تا اوایل سده بیستم تغییر اندکی داشت، همانند پیشرفت سایر علوم، انگیزه پیشرفت این علم نیز با جنگ فراهم شد .در آغاز جنگ جهانی اول، نیروی دریایی انگلستان با مسدودکردن راههای دریایی آلمان از واردات روغنهای گیاهی به آن کشور که برای تولید گلیسرول و ساخت مواد منفجره ضروری بود، جلوگیری کرد. در نتیجه آلمانها به تولید میکروبی گلیسرول از مخمر مبادرت ورزیدند و به زودی توانستند تا بیش از هزار تن در ماه تولید داشته باشند. آلمان نیز به نوبه خود توانست عملیات جنگی انگلستان را با قطع صادرات استون و بوتانول به آن کشور دچار وقفه نماید، استون برای تهیه جنگافزار و بوتانول برای تولید لاستیک مصنوعی لازم و ضروری بود، در نتیجه انگلستان ناگزیر به توسعه تولید استون– بوتانول از طریق تخمیر با استفاده از کلستریدیوم استوبوتیلیکوم مبادرت کرد.
استفاده از میکرو ارگانیسم: انسان میکروارگانیسمها را به طرق متعدد و متفاوتی مورد استفاده قرار میدهد. اهم این موارد عبارتند از: تولید موادی که از نظر صنعتی حایز اهمیت هستند مانند مواد دارویی و مواد شیمیایی، ساخت پروتئینهای تک سلولی از مواد گوناگون، از بین بردن مواد زائد یا بازیافت آنها و مقابله با آنچه که بحران انرژی نامیده میشود. اخیراً اکثر این فرایندها تحت تأثیر پیشرفتهای سریعی واقع شدهاند که نتیجه مستقیم ارائه روشهای تولید DNA نوترکیب است.
روند کلی در کلونسازی ژن عبارت است از:
۱) وارد کردن قطعهای از DNA ی حاوی ژن مورد کلونسازی به داخل یک مولکول دیگر از DNA که معمولاً حلقوی است و ناقل کلونسازی نامیده میشود و ایجاد یک مولکول DNA ی نوترکیب.
۲) وارد نمودن مولکول DNA ی نوترکیب توسط عمل وراریختی[۱] به درون یک سلول میزبان که معمولاً یک باکتری مثل کلی باسیل است.
۳) تکثیر ناقل در داخل سلول میزبان و در نتیجه تکثیر مولکول DNA نوترکیب.
۴) در نتیجه تقسیم سلول میزبان نسخههایی از مولکول DNA نوترکیب به داخل سلولهای دختری رفته و تکثیر تصاعدی ناقل را باعث میشود.
۵) تقسیم متوالی سلول میزبان باعث ایجاد یک کلون میشود. یک کلون دارای تعدادی زیادی سلول یکسان میباشد که هر کدام دارای چندین نسخه از مولکول DNAی نوترکیب هستند.
اهمیت کلونسازی ژن در زیست شناسی به آن دلیل است که میتواند باعث خالصسازی یک ژن شود. اگر مخلوطی از قطعات مختلف یک ژنوم در نظر گرفته شود به طوری که هر قطعه حاوی یک ژن متفاوت یا قسمتهایی از ژنها باشد، در طیانجام عمل وراریختی، هر سلول میزبان یک مولکول واحد ازDNA ی نوترکیب را میپذیرد. اگر چه کلونهای تولید شده حاوی مولکول DNA ی نوترکیب متفاوتی میباشند ولی هر یک از کلونها دارای چندین نسخه از یک مولکول DNA ی نوترکیب خواهند بود. با شناسایی کلون حاوی ژن مورد نظر، مولکول DNA ی نوترکیب آن را میتوان خالص کرد و ژن مورد نظر را بدست آورد.
● استفاده از سلولهای کامل
در برخی موارد سلولهای میکروبی ، خود به عنوان فرآورده مطرح و مورد نظرند. اغلب آنها کار بردهای نسبتاً تخصصی دارند مثل تولید هاگهای" پنیسیلیوم رو که فورتیای"[۲].
استفاده وسیع از مواد شیمیایی در کشاورزی به بشر این امکان را داده است که بتواند به طور بیسابقهای آفات گیاهی را کنترل کند و در نتیجه بازدهی زمینهای کشاورزی را بالا ببرد. بازتاب این موضوع در حقیقت موجب گردید که اروپا برای نخستینبار به صورت صادرکننده مواد غذایی درآید و دارای ذخایر بزرگی از غلات و دیگر فرآوردهها شود. اما اثرات بالقوه سمی این مواد روی انسان و محیط و ایجاد سریع مقاومت در آفات مورد هدف، باعث بازنگری و تجدید نظر در ارزش واقعی این حشرهکشهای شیمیایی شده است. در نتیجه نظرات به سوی برخی میکروارگانیسمهایی که حشرهکشهای طبیعی هستند جلب گردید. گرچه تاکنون بیش از یک صد باکتری، قارچ و ویروسی را که قادر به آلودهکردن حشرات هستند شناسایی کردهاند اما فقط معدودی از آنها در حال تولید صنعتی و انبوه هستند معمولترین میکروارگانیسم مورد استفاده باسیلوس تورینینجینسیس نام دارد که با تولید بلورهای پروتئینی درون سلولی باعث مسمومیت حشرات میشوند. پس از این که باکتری توسط حشره مستعد هضم شد بلورهای توکسین در محیط قلیایی روده میانی حل شده و باعث جلوگیری از انتقال یون، توقف تغذیه و مرگ حشره میگردد. پیرامون مکانسیم مسمومیت هنوز نکات بسیاری وجود دارند که مستلزم آموختن و فراگیری هستند. برای مثال ماهیت و توان بلورهای توکسین بین سروتایپهای باکتریها با یکدیگر متفاوت است و برای کنترل آفات مختلف باید از گونههای متفاوتی استفاده کرد. با فراهم شدن اطلاعات بیشتری پیرامون اصول بیولوژیک مسمومیت این امکان وجود دارد که با استفاده از مهندسی پروتئینها گونهای از باکتری تکامل مییابد که برای تعداد زیادی از حشرات بیماریزا باشد اخیراً از روشهای تولید DNA ی نوترکیب استفاده کردهاند و اطلاعات ژنتیکی تولید سم را به گونه پسودوموناس که عموماً همراه ریشه گیاه ذرت به سر میبرد منتقل کردهاند. هدف از این کار کنترل آفات ریشهای در مزارع وسیع ذرت به اصطلاح کمربند ذرت در امریکا بوده است.
● خطرات ناشی از استفاده از میکروارگانیسمها
ارگانیسمهای حاصل از مهندسی ژنتیک میتوانند از نقطه نظر تجاری تا آنجا سودمند واقع شوند که حتی در موقع لزوم آنها را در مقیاس بسیار بزرگ در طبیعت رها میسازند. به عبارت دیگر رهایش تعمدی و دانسته آنها نیز صورت میپذیرد. چنین کاربردهایی عبارتند از: کنترل آلودگی، بازیابی سوم روغن[۳]، از همه جنجال برانگیزتر باکتریهایی هستند که مانع هستهسازی یخ شده[۴] و در کنترل آسیب و صدمات جنگلها به کار برده میشوند. بیشترین نگرانیها مربوط به این است که میکروارگانیسمها ممکن است در محیط تکثیر یافته و زیاد شوند. در واقع تکثیر و ازدیاد (خارج از کنترل) اغلب به هنگام کاربرد پیش میآید. اگر پس از رهایش به برخی از عوارض زیانبار پیشبینی نشده پی ببریم هیچ راهی برای نابودی تمامی میکروبهای مهاجم در اختیار نداریم.
کوششهایی در جهت وارد کردن ژنهای انتحار(خودکشی)[۵] به درون باکتریها به عمل آمده است اما همواره برای آن دسته از جهش یافتههای نادری که ژن خودکشی را از دست دادهاند انتخاب وجود دارد. ضمناً از آنجایی که نمیتوانیم باکتریها را مستقیماً ببینیم کنترل پراکندگی و گسترش آنها بر اساس کشت یا دورگگیری است. واکنش زنجیری پلیمراز این نظر وسیلهای بسیار مناسب و مؤثر به شمار میآید زیرا اندازهگیری حتی یک ارگانیسم در هر گرم از خاک را امکانپذیر میسازد.
یکی از جنبههای رهایش سنجیده که ظاهراً به فراموشی سپرده شد این است که میکروبشناسان به مدتی بیش از ۵۰ سال کشتهای میکروارگانیسمها (مواد تلقیحی یا مایه)[۶]را به محیط پیرامون افزودهاند، به این امید که تغییر سودمندی از آن به دست آید مانند گرهزایی[۷] ریشه در گیاهان تیره حبوبات، از بین بردن ضایعات نفتی و شیمیایی، تجزیه بقایای گیاهی و نابودی آفات گیاهی. از سوی دیگر هیچ دلیلی وجود ندارد تا فکر کنیم که باکتری یا قارچی که به محیط آسیبی وارد نمیکند پس از دریافت چند ژن خارجی کاملاً شناخته شده برای محیط زیست مسئلهآفرین شود. گرچه میکروبهای حاصل از مهندسی ژنتیک ممکن است اطلاعات ژنتیکی خود را با ارگانیسمهای بومی خاک مبادله کنند اما نباید چندان نگران آن بود. میکروبها از روز ازل به همان ترتیبی که یک متخصص ژنتیک عمل میکند مثل جهشزایی ژنهای جهنده[۸]، ترارسانی (وارسانی) و انتقال به واسطه فاژ[۹] و انتقال بیواسطه[۱۰] و تبادل پلاسمید به وسیله اتصال دو باکتری به یکدیگر(همیوغی) ژنهایشان را مبادله کرده و دوباره آنها را تشکیل دادهاند. عوامل بیماریزای (پاتوژن) گیاهی متعددی وجود دارند که به طور طبیعی قادرند با اشرشیاکولی تبادل ژن نمایند ولیکن تا کنون فقط یک اشرشیاکولی بیماریزای گیاهی جدا شده است.
● نتیجهگیری
در بررسی کاربرد این علم نظرات متعددی وجود دارد. برخی بر این باورند که ارزیابی خطرات احتمالی محیط زیست توسط کمیتههای علمی ایمنی زیستی انجام میگیرد و انسان حق تغییر و ایجاد خطر برای طبیعت و مأمن خود و سایر جانداران را ندارد. بنا به نظر این گروه، مهندسی ژنتیک و تکنیکهای این علم احتمال خطرات جدیدی را در بر دارد و به همین خاطر فرآوردههایی که از این طریق به دست آیند باید تحت قوانین کنترلی جدیدی در آیند
نام نویسنده :
مرجان حاجی مرادی، کارشناس ارشد بیولوژی
[۱] - Transformation
[۲]- penicillium roqueforitii
[۳]- tertiary oil recovery
[۴]- ice nucleation-defective
[۵]- suicide gene
[۶]- inoculants
[۷]- nodulation bacteria
[۸]- transposon mutagenesis
[۹]- transduction
[۱۰]- transformation
مرجان حاجی مرادی، کارشناس ارشد بیولوژی
[۱] - Transformation
[۲]- penicillium roqueforitii
[۳]- tertiary oil recovery
[۴]- ice nucleation-defective
[۵]- suicide gene
[۶]- inoculants
[۷]- nodulation bacteria
[۸]- transposon mutagenesis
[۹]- transduction
[۱۰]- transformation
منبع : فصلنامه پزشکی اجتماعی هوم
وایرال شده در شبکههای اجتماعی
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست