كيف يمكن لتحرير الجينات أن يحافظ على التنوع البيولوجي

إنقاذ الأنواع من الانقراض

أدى تدمير الموائل، والصيد الجائر، وغيرها من الأضرار البيئية إلى دفع العديد من الأنواع إلى الانقراض، أو على وشك الانقراض. إنها سمة متأصلة فيما يُسمى "الأنثروبوسين"، وهو عصر جيولوجي جديد يتميز بسيطرة الإنسان على النظم البيئية للأرض.

لقد ساعدت استراتيجيات الحفاظ التقليدية مثل المحميات الطبيعية وحماية الحيوانات التي يتم اصطيادها والتكاثر في حدائق الحيوان في إنقاذ العديد من الأنواع من حافة الهاوية.

ومع ذلك، تركز هذه الاستراتيجيات في معظم الأحيان على إنقاذ الأنواع كمفهوم شامل، مع وجود مجموعة محدودة عادة من الحيوانات أو النباتات الفردية، مقارنة بالسكان الطبيعيين السابقين.

قد يُنقذ هذا بالفعل نوعًا ما، ولكنه يُسبب خسارةً هائلةً في التنوع الجيني. وقد يجعل الأنواع المُنقذة أكثر عُرضةً لتهديداتٍ مستقبلية، مثل تغير المناخ، وتدمير الموائل، ومسببات الأمراض.

من البدائل الناشئة تقنية تعديل الجينوم، التي لا تُعدِّل جينًا واحدًا فحسب، بل قطاعات واسعة من جينات الفرد. قد يُساعد هذا في استعادة التنوع الجيني في مجتمعٍ تجاوزت جيناته مرحلة الانقراض شبه الكامل.

ناقش باحثون في جامعة إيست أنجليا، وجامعة كوبنهاجن، وجامعة كنت، ومؤسسة الحياة البرية في موريشيوس، ومؤسسة دوريل للحفاظ على الحياة البرية، ومؤسسة كولوسال ومؤسسة كولوسال للعلوم البيولوجية، الاعتبارات الأخلاقية والمجتمعية والاقتصادية لهذه التكنولوجيا في منشور في مجلة Nature Reviews Biodiversity.¹، تحت عنوان "هندسة الجينوم في الحفاظ على التنوع البيولوجي واستعادته".

الاختناقات الجينية

يتم تقسيم النباتات والحيوانات إلى أنواع، مع وجود تعريف مشترك مفاده أن الأنواع لا يمكن أن تتزاوج مع بعضها البعض.

ومع ذلك، فإن جينات النوع ليست كتلة متجانسة، حيث تؤدي العديد من الاختلافات الجينية الدقيقة إلى اختلافات داخل النوع في السلوكيات، والمظهر، والقدرة، والتسامح مع الضغوط المختلفة، ومقاومة الأمراض، وما إلى ذلك.

عندما يتم قتل الكثير من الأفراد الذين يشكلون النوع أو يفشلون في التكاثر، يمكن أن يتم فقدان بعض هذا التنوع الجيني مع حمل هؤلاء الأفراد له.

ويؤدي هذا إلى ما يطلق عليه علماء البيئة اسم عنق الزجاجة الجيني، حيث يتم فقدان العديد من السمات التي لم تعد موجودة في الأعضاء الباقين على قيد الحياة من هذا النوع.

المصدر Naturalis هيستوريا

قد يؤدي هذا ليس فقط إلى انخفاض التنوع الجيني، بل أيضًا إلى تركيز عبء أكبر من الطفرات الضارة، وهي ظاهرة تُعرف بالتآكل الجيني. إذا كان التآكل الجيني شديدًا جدًا، فقد يؤدي إلى انقراض الأنواع، بغض النظر عن بيئتها والموارد المتاحة.

وفي الحالات الأقل تطرفًا، قد تظل الأنواع الباقية معرضة للخطر وراثيًا، مع انخفاض قدرتها على الصمود في مواجهة التهديدات المستقبلية مثل الأمراض الجديدة أو تغير المناخ.

وفي حين أن هذه الجينات المفقودة غائبة الآن عن الأفراد الأحياء، فإنها لا تزال من الممكن أن تكون موجودة في العينات التاريخية، والبنوك الحيوية، والأنواع ذات الصلة.

دراسة حالة: التآكل الوراثي في الحمامة الوردية

من الأمثلة على الأنواع التي أُعيدت من حافة الانقراض الحمام الوردي الموريشيوسي، وهو طائر موطنه الأصلي جزيرة موريشيوس في المحيط الهندي. من أصل 10 أفراد ناجية، أدى التكاثر في الأسر وإعادة إدخاله إلى موطنه الطبيعي إلى زيادة أعداده إلى 600 طائر.

المصدر أخبار الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية

كشفت الدراسات الجينية لجينات هذا الحمام أن التآكل الجيني قد يؤدي إلى انقراضه خلال الخمسين إلى المئة عام القادمة. وفي ظل عدم وجود أفراد أخرى في الأسر أو في البرية، كان هذا يعني سابقًا أن جهود إنقاذ هذا النوع قد باءت بالفشل.

ومن ثم، أصبح من الضروري إيجاد حلول جديدة للحمام الوردي، فضلاً عن العديد من الأنواع المهددة بالانقراض الأخرى.

"لضمان بقاء الأنواع المهددة بالانقراض على المدى الطويل، فإننا نؤكد على أنه من الضروري تبني التطورات التكنولوجية الجديدة جنبًا إلى جنب مع أساليب الحفاظ التقليدية."

البروفيسور فان أوسترهوت - جامعة ايست انجليا

العثور على الجينات المفقودة

لقد تم حفظ الكثير من المواد البيولوجية في المتاحف وبنوك البيانات البيولوجية، وخاصة بالنسبة للأنواع التي انقرضت أو معرضة لخطر الانقراض في العقود القليلة الماضية، بمجرد أن أصبح فهم أهمية الحمض النووي أفضل في المجتمع العلمي.

وهذا يعني أنه على الرغم من أن الفرد الذي يحمل هذا التنوع الجيني ربما يكون قد مات منذ عقود أو حتى قرون، فإن إرثه الجيني لا يزال موجودًا في أيدي نفس البشر الذين تسببوا في فقدان هذه الجينات.

المصدر ستيفن تيرنر

ومع تزايد سهولة تحليل الجينوم وتحرير الجينات يوما بعد يوم، أصبح إعادة هذه الجينات المهمة إلى مجموعة الجينات الخاصة بالأنواع المهددة بالانقراض أمرا جذابا بشكل متزايد.

نواجه أسرع تغير بيئي في تاريخ الأرض، وقد فقدت العديد من الأنواع التنوع الجيني اللازم للتكيف والبقاء. توفر الهندسة الجينية وسيلة لاستعادة هذا التنوع.

البروفيسور فان أوسترهوت - جامعة ايست انجليا

حددت مجموعة البحث ثلاثة تطبيقات رئيسية لهذه التكنولوجيا:

1. استعادة التنوع الجيني المفقوديمكن القيام بذلك من خلال إعادة الجينات الموجودة في عينة تاريخية، والتي كانت غائبة عن السكان الناجين المعاصرين، من خلال تحرير الجينات.
2. تحسين التكيفيمكن إعطاء الأولوية للجينات المعروفة بارتباطها بصفات مثل تحمل الحرارة أو مقاومة مسببات الأمراض لتحسين معدل بقاء الأنواع وقدرتها على التكيف مع بيئتها، وخاصة في البرية.
3. الحد من الطفرات الضارةيمكن أن يؤدي الحذف المُستهدف للطفرات الضارة في الأنواع الباقية إلى زيادة معدلات البقاء والصحة العامة ومعدل التكاثر على المدى الطويل. وهذا مهم بشكل خاص للأفراد الذين سيُعاد إدخالهم لاحقًا إلى بيئتهم الطبيعية.

مخاطر هندسة الجينوم

الخطر الأول هو أن التقنية لا تعمل كما هو مقصود. والجدير بالذكر أن التعديلات الجينية غير المستهدفة قد تُحدث طفرات ضارة للغاية.

إن التركيز الشديد على تحليل عوامل تكاثر الأفراد المعدلين لنشر الجينات والصفات المعاد تقديمها قد يؤدي عن غير قصد إلى المزيد من الانخفاضات في التنوع الجيني.

في الآونة الأخيرة، قد يؤدي التعبير أو التأثيرات غير المتوقعة للجينات المُعاد إدخالها، وخاصةً عند إعادة إدخال جزء صغير فقط من الجينات المفقودة، إلى ظهور سمات جديدة غير مرغوب فيها لم تكن موجودة أصلًا في النوع. وقد يؤدي هذا إما إلى مزيد من تدهور قدرة الأنواع المهددة بالانقراض على البقاء، أو حتى إلى أضرار بيئية إذا أُدخل في النظام البيئي الأوسع.

ولهذه الأسباب كلها، يوصي العلماء بإجراء تجارب تدريجية على نطاق صغير، ومراقبة صارمة طويلة الأمد للتأثيرات التطورية والبيئية لأي مشروع هندسة جينومية.

وهناك خطر آخر يتمثل في تبني عقلية "التكنولوجيا أولاً" في الحفاظ على البيئة، في حين ينبغي للتدخلات الجينية أن تكمل فقط وليس أن تحل محل استعادة الموائل وإجراءات الحفاظ التقليدية.

"إن تحرير الجينوم ليس بديلاً عن حماية الأنواع ولن يكون حلاً سحريًا أبدًا - يجب تقييم دوره بعناية جنبًا إلى جنب مع استراتيجيات الحفظ الراسخة كجزء من نهج أوسع ومتكامل مع حماية الأنواع كمبدأ توجيهي."

أستاذ مشارك هيرنان موراليس من معهد غلوب.

التآزر مع "إزالة الانقراض"

مثلما تُمكّن هندسة الجينوم من إدخال جينات جديدة إلى مجموعة سكانية مرت بمرحلة اختناق، فإنها قد تُعيد إدخال أنواع انقرضت تمامًا. وهذا ما يُسمى بـ"العودة إلى الانقراض".

من أبرز الداعمين لهذه الفكرة شركة Colossal. وقد قامت مؤخرًا بإصدار أحدث ضجة كبيرة في الأخبار بسبب إعادة تمثيله الجزئي للذئب الرهيب.

والخطوة التالية للشركة هي إعادة إنشاء الماموث الصوفي.

"إن نفس التقدم التكنولوجي الذي يسمح لنا بإدخال جينات الماموث في جينوم الفيل يمكن تسخيره لإنقاذ الأنواع التي تتأرجح على حافة الانقراض.

"إن مسؤوليتنا هي الحد من خطر الانقراض الذي تواجهه اليوم آلاف الأنواع."

الدكتورة بيث شابيرو، كبيرة مسؤولي العلوم في شركة Colossal Biosciences.

تتضمن عملية إزالة الانقراض عادة إنشاء أجنة من الأنواع المنقرضة ونقلها إلى مرحلة التكاثر بواسطة الأنواع ذات الصلة. يتم حاليًا بالفعل نشر مثل هذه الأم البديلة بين الأنواع لإنقاذ وحيد القرن الأبيض.

ومن المحتمل أن يتم استخدام نفس الطريقة أيضًا للأنواع المهددة بالانقراض بالاشتراك مع هندسة الجينوم، مما يؤدي إلى القدرة على "إنتاج كميات كبيرة" تقريبًا من السكان ذوي التنوع الجيني الأكبر، بالتوازي مع الأفراد الطبيعيين المحميين.

وبشكل عام، فإن هذه الفكرة تشكل جزءاً من التأثير الأوسع الذي يمكن أن تحدثه البيولوجيا الاصطناعية على جهود الحفاظ على البيئة.

المصدر iScience

الاستثمار في قطاع التكنولوجيا الحيوية

الجنكة Bioworks:رائدة في مجال علم الجينوم للحفاظ على البيئة

وتقوم الشركة بإنتاج الكائنات الحية حسب الطلب لتطبيقات محددة. وقد نوعت تطبيقاتها على نطاق واسع مع العديد من البرامج البحثية والشراكات:

• المواد المخدرة
• إنتاج لقاح mRNA وطب الحمض النووي
• البروتينات الغذائية
• إنتاج الأسمدة البيولوجية بالشراكة مع باير
• ميكروبات قابلة للبرمجة لأمراض الأمعاء
• المعالجة الحيوية للمواد البلاستيكية الدقيقة
• الأمن الحيوي والكشف عن مسببات الأمراض
• إعادة تدوير النفايات والملوثات

إنها تدر الأموال عن طريق الدفع لها مقدمًا مقابل عملية التطوير ثم من خلال حقوق الملكية على المنتج النهائي.

وكانت الشركة في طليعة الابتكار في هندسة الكائنات الحية الجديدة وتطوير تقنيات للحيوانات والنباتات الجديدة.

هذا يضعها في موقع قوي للمساهمة المحتملة في جهود الحفاظ على البيئة وتطوير أساليب جديدة لإكثار الأنواع المهددة بالانقراض، ليس فقط من الحيوانات الكبيرة، بل أيضًا من النباتات وحتى الميكروبيوم. ويمكن أن تكون شريكًا رئيسيًا للبرامج العامة والمنظمات البيئية غير الحكومية الخاصة في تنفيذ هذه الاستراتيجيات.

(لقد قمنا بتغطية هذه الشركة بمزيد من التفصيل في تقرير مخصص يشرح تاريخها وتقنياتها الفريدة ونموذج أعمالها.)

أحدث أخبار وتطورات أسهم شركة Ginkgo Bioworks (DNA)

الدراسة المرجعية

^{1. فان أوسترهوت، سي.، سابل، MA، موراليس، سعادة وآخرون.  هندسة الجينوم في الحفاظ على التنوع البيولوجي واستعادته. القس الوطني للغواصين البيولوجيين. 18 يوليو 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6}