محققان استرالیایی یک اسپری خاموش کننده ژن ساخته اند که می تواند بدون تغییر DNA گیاهان، آنها را اصلاح کند. یعنی می‌توانید به محصولی دست یابید که بدون تغییر ژنتیکی، نسبت به ویروس ها یا خشکسالی مقاوم تر است.

گویا آی تی – گروه سازنده این اسپرس امیدوارند اختراع آنها با تولید محصولات مقاوم در برابر خشکسالی های آب و هوایی یا محصولاتی که بدون تکیه مطلق بر ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی، در شرایط سخت‌تر به حیات خود ادامه می دهند، طلیعه‌ای در تولید محصولات غذایی جدید سازگار با محیط زیست (GMOها) باشد.
نینا میتر (Neena Mitter) ،یکی از اعضاء تیم تحقیقاتی از دانشگاه کویینزلند به مایکل لی پیج (Michael Le Page) از نشریه نیو ساینتیست (New Scientist) گفت: “ما معتقدیم این اختراع، گامی در جهت تغییر شیوه های حفاظت از محصولات پایدار سازگار با محیط زیست است.”
در گذشته، محققان دیگر، اسپری‌های مشابهی را ساخته‌اند اما به گفته محققان این تیم، اسپری جدید قادر است به مدت ۲۰ روز از گیاه تنباکو در مقابل ویروس محافظت کند. این رکورد، طولانی ترین زمانی است که تاکنون برای حفاظت از این گیاه به دست آمده است.
این اسپری چطور کار می‌کند؟ این اسپری که بیوکلی (Bioclay) نام دارد، DNA گیاهان را به شکل فعالی تغییر نمی‌دهد. در عوض، سیستم دفاعی به کار رفته توسط سلول های گیاه را برای مبارزه با عفونت ویروسی دستکاری می‌کند تا بتواند موقتا ژن را خاموش کند.
لی پیج در گزارش خود آورده است: “زمانی که ویروس ها به سلول‌ها حمله می‌کنند، سلول‌ها برخی از RNAهای ویروسی را برای ایجاد قطعات کوتاه‌تر RNA قطع می‌کنند تا از آنها برای تشخیص و تخریب هر RNA با توالی مشابه استفاده نمایند.”
این فرآیند با عنوان تداخل RNA (یا به عبارت ساده RNAi) شناخته می‌شود و زمانی که RNAi، یک رشته‌ی RNA را تشخیص می‌دهد به آن متصل شده و آن را از بین می‌برد.
همانطور که احتمالا از زیست شناسی دبیرستان به یاد دارید، DNA به RNA ترجمه شده و سپس RNA وارد سلول می شود و پروتئین می سازد. اما چنانچه آن RNA شکسته شود، هیچ پروتئینی ساخته نشده و DNA اساسا خاموش است – به این ترتیب هیچ تغییری در گیاه ایجاد نمی شود.
دانشمندان می‌توانند این فرآیند را با استفاده از RNA ژنی که می‌خواهند در محل RNAi خاموش کنند انجام دهند. با این کار، در‌واقع هیچ ویروسی وارد نمی‌شود اما گیاه را فریب می دهند تا RNA خود را ویروس تشخیص دهد. به این ترتیب گیاه سیستم دفاعی خود را راه انداخته و عملکرد ژن را بدون اصلاح توالی DNA خاموش می کند.
میتر در یک مصاحبه مطبوعاتی گفت “زماین که بیوکلی به کار رود، گیاه “فکر می کند” توسط یک بیماری یا آفت مورد حمله قرار گرفته، و با حفاظت از خود در برابر آن آفت یا بیماری، واکنش نشان می دهد. یک اسپری بیوکلی می تواند از گیاه محافظت کند و به این ترتیب خطری که سلامت انسان یا محیط زیست را تهدید می کند، کاهش می یابد”.
در گذشته، اسپری هایی که با همین روش کار می کردند، فقط چند روز اثر داشتند، زیرا RNA ها به سرعت می شکنند. و استفاده مجدد از اسپری هر دو روز یک بار، برای کشاورزان بسیار پرهزینه بود.
برای آنکه اثر اسپری طولانی تر شود، تیم تحقیقاتی ما RNA را از گیاه تنباکو می گیرد. این کار معمولا گیاه را مستعد حملات ویروسی می کند. سپس RNA با نانوذرات رس که بار الکتریکی مثبت دارند، ترکیب می شود.
این نانوذرات خاک رس، از ورقه های مواد معدنی به دست آمده اند. آنها از RNAهای دارای بار الکتریکی منفی حفاظت می کنند و به تدریج RNAها را می شکنند تا بعدا آنها را در سلول آزاد کنند. به این ترتیب اثر خاموش کردن ژن طولانی تر می شود.
وقتی استفاده از اسپری انجام شود، نانوذرات خاک رس در نهایت می شکنند، RNAها آزاد می شوند و توسط گیاهان جذب می گردند. به این ترتیب تداخل صورت می گیرد، و بدون اصلاح DNA گیاه، خود گیاه به شکل موثری اصلاح می شود.
هر چند برای تهیه اسپری های اولیه ای که شبیه این محصول بودند ، به ازای هر گرم اسپری باید ۱۰۰ هزار دلار هزینه پرداخت می شد، اما تیم تهیه این اسپری جدید می گویند هر گرم از آن را می توان با پرداخت تنها ۲ دلار آمریکا ساخت.
امیدواریم این اسپری راهی برای اصلاح محصولات کشاورزی بدون تغییر بنیادی آنها پیش روی ما باز کند، اما این اسپری ها همچنان اب مشکلاتی مواجه هستند.
برای مثال، اگر بخواهیم همیشه از آنها استفاده کنیم، ممکن است گیاهان یک سیستم دفاعی طبیعی در برابر آنها بسازند. در مورد گیاهان “غیرهدف” هم مشکلاتی وجود دارد. این گیاهان نیازی به اصلاح ندارند، اما اسپری روی آنها هم عمل می کند و ممکن است آثار نامطلوبی بر آنها داشته باشد.
در مورد اینکه ما انتظار داریم GMOها در آینده به چه شکلی درآیند، بحث های زیادی در جریان است.
آیا این اسپری به اندازه ای گیاه را تغییر می دهد که برای قرار دادن آن در دسته گیاهان GMO کافی باشد؟ آیا کشاورزانی که محصولات ارگانیک پرورش می دهند، می توانند گیاهانی که دچار خاموشی ژن شده اند را “کاملا طبیعی” بدانند؟
جان کیلمر (John Killmer)، از استارت آپ بیوتکنولوژی Apse، که در این تحقیقات حضور نداشت اما روی نوع مشابهی از اسپری کار کرده است، در مورد عواقب استفاده از این اسپری ها نگران نیست.
او به نیو ساینتیست گفت “تعداد زیادی از تولید کنندگان محصولات ارگانیک با من تماس گرفته اند و از من خواسته اند زودتر این تکنولوژی را به دستشان برسانم”.
باید صبر کنیم تا ببینیم شرایط به چه صورت در می آید، اما ساخت این اسپری راهی برای افزایش بازده محصولات کشاورزی پیش روی کشاورزان باز کرده است و بدون تخریب DNA گیاه، مقاومت آن را بالا می برد.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature به چاپ رسیده است.