كيف يمكن لتقنية تحرير الجينات الحفاظ على التنوع البيولوجي

إنقاذ الأنواع من الانقراض

تدمير المواطن الطبيعية، الصيد الجائر، وغيرها من الأضرار البيئية دفعت العديد من الأنواع إلى الانقراض أو إلى حافة الانقراض. إنها سمة أساسية لما يُسمى بـ “الأنثروبوسين”، العصر الجيولوجي الجديد الذي يميز سيطرة البشر على النظم البيئية للأرض.

استراتيجيات الحفظ التقليدية مثل المحميات الطبيعية، حماية الحيوانات المفترسة، وإكثارها في الحدائق الحيوانية ساعدت في إنقاذ العديد من الأنواع من حافة الانقراض.

مع ذلك، تركز هذه الاستراتيجيات غالبًا على إنقاذ النوع ككل، عادةً ما تكون مجموعة الأفراد المتبقية من الحيوانات أو النباتات محدودة مقارنةً بالسكان الطبيعي السابق.

يمكن لهذا بالفعل إنقاذ النوع، لكنه يرافقه فقدان هائل في التنوع الجيني. وهذا قد يجعل النوع المنقذ أكثر عرضة للتهديدات المستقبلية مثل تغير المناخ، تدمير المواطن، أو الأمراض.

بديل ناشئ هو تقنية تحرير الجينوم، التي تعدل ليس جينًا واحدًا فقط بل أجزاء واسعة من جينات الفرد. يمكن أن تساعد هذه التقنية في استعادة التنوع الجيني في مجموعة سكانية مرت باختناق جيني نتيجة حدث شبه انقراض.

ناقش الباحثون في جامعة إيست أنغليا، جامعة كوبنهاغن، جامعة كنت، مؤسسة الحياة البرية الموريشيوسية، مؤسسة حماية الحياة البرية دوريل، ومؤسسة كولوسال وColossal Biosciences الاعتبارات الأخلاقية والاجتماعية والاقتصادية لهذه التقنية في منشور في Nature Reviews Biodiversity¹ تحت عنوان “هندسة الجينوم في حفظ التنوع البيولوجي وإعادة تأهيله”.

اختناقات جينية

تنقسم مجموعات النباتات والحيوانات إلى أنواع، والتعريف الشائع هو أن الأنواع لا يمكنها التزاوج مع بعضها البعض.

مع ذلك، لا تكون جينات النوع كتلة متجانسة، فهناك العديد من الاختلافات الجينية الدقيقة التي تؤدي إلى اختلافات داخل النوع في السلوكيات، المظهر، القدرة، التحمل للضغوط المختلفة، المقاومة للأمراض، وغيرها.

عندما يُقتل عدد كبير من الأفراد الذين يشكلون النوع أو يفشلون في التكاثر، قد يُفقد جزء من هذا التنوع الجيني مع هؤلاء الأفراد.

هذا يخلق ما يسميه علماء البيئة اختناقًا جينيًا، حيث تُفقد العديد من الصفات ولا تكون موجودة بعد ذلك في الأعضاء الباقية من النوع.

المصدر: Naturalis Historia

يمكن لهذا أن يسبب ليس فقط انخفاضًا في التنوع الجيني، بل أيضًا تركيزًا أعلى للطفرات الضارة، وهي ظاهرة تُعرف باسم تآكل الجينوم. إذا كان التآكل شديدًا، يمكن أن يؤدي إلى انقراض النوع بغض النظر عن بيئته والموارد المتاحة.

في الحالات الأقل حدة، قد يظل النوع الباقي متضررًا جينيًا، مع تقليل القدرة على الصمود أمام التهديدات المستقبلية مثل الأمراض الجديدة أو تغير المناخ.

بينما هذه الجينات المفقودة غائبة الآن عن الأفراد الأحياء، يمكن أن تظل موجودة في العينات التاريخية، البنوك الحيوية، والأنواع ذات الصلة.

دراسة حالة: تآكل الجينوم في الحمامة الوردية

مثال على نوع تم إنقاذه من حافة الانقراض هو الحمامة الوردية الموريشيوسية، طائر موطنه جزيرة موريشيوس في المحيط الهندي. من عشرة أفراد باقين، أدى التكاثر في الأسر وإعادة الإطلاق في موطنهم الطبيعي إلى زيادة عددهم إلى 600 طائر.

المصدر: Genetic Engineering & Biotechnology News

أظهرت الدراسات الجينية لهذه الحمام أن تآكل الجينوم قد يؤدي إلى الانقراض خلال الـ 50-100 سنة القادمة. مع عدم وجود أفراد آخرين في الأسر أو في البرية، كان ذلك يعني سابقًا أن الجهود لإنقاذ هذا النوع كانت في النهاية عبثًا.

لذلك، هناك حاجة إلى حلول جديدة للحمامة الوردية، وكذلك للعديد من الأنواع المهددة بالانقراض.

“لضمان بقاء الأنواع المهددة على المدى الطويل، نجادل بأنه من الضروري تبني التقدمات التكنولوجية الجديدة إلى جانب أساليب الحفظ التقليدية.”

Prof van Oosterhout – University of East Anglia

العثور على الجينات المفقودة

تم حفظ الكثير من المواد البيولوجية في المتاحف والبنوك الحيوية، خاصةً للأنواع التي أصبحت منقرضة أو معرضة للانقراض في العقود القليلة الماضية، بعد أن أصبحت أهمية الحمض النووي مفهومة بشكل أفضل في المجتمع العلمي.

هذا يعني أنه بينما قد يكون الفرد الحامل لهذا التنوع الجيني قد توفي قبل عقود أو حتى قرون، لا يزال إرثه الجيني موجودًا في أيدي نفس البشر الذين تسببوا في فقدان هذه الجينات.

المصدر: Stephen Turner

مع تزايد سهولة تحليل الجينوم وتحرير الجينات يومًا بعد يوم، يصبح استعادة هذه الجينات المهمة إلى مجموعة الجينات للأنواع المهددة بالانقراض أمرًا جذابًا بشكل متزايد.

“نحن نواجه أسرع تغير بيئي في تاريخ الأرض، وقد فقدت العديد من الأنواع التنوع الجيني اللازم للتكيف والبقاء. توفر هندسة الجينات وسيلة لاستعادة ذلك التنوع.”

Prof van Oosterhout – University of East Anglia

قائمة التطبيقات الثلاثة الرئيسية للتقنية:

1. استعادة التنوع الجيني المفقود. يمكن تحقيق ذلك عن طريق إعادة الجينات الموجودة في عينة تاريخية عبر تحرير الجينات، ولكنها غائبة عن السكان المعاصرين الباقين.
2. تحسين التكيف. يمكن إعطاء الأولوية للجينات المعروفة بارتباطها بصفات مثل تحمل الحرارة أو مقاومة الأمراض لتحسين معدل بقاء النوع وقدرته على التكيف مع بيئته، خاصةً في البرية.
3. تقليل الطفرات الضارة. يمكن أن يؤدي حذف الطفرات الضارة المستهدف في السكان الباقين إلى زيادة البقاء، الصحة العامة، ومعدل التكاثر على المدى الطويل. وهذا قد يكون مهمًا بشكل خاص للأفراد الذين سيُعاد إدخالهم لاحقًا إلى موطنهم الطبيعي.

مخاطر هندسة الجينوم

الخطر الأول هو أن التقنية لا تعمل كما هو مقصود. على وجه الخصوص، يمكن أن تُنشئ التعديلات الجينية غير المستهدفة طفرات ضارة إضافية.

التركيز المفرط على تكاثر الأفراد المعدلين لنشر الجينات والصفات المعاد إدخالها قد يؤدي عن غير قصد إلى مزيد من انخفاض التنوع الجيني.

مؤخرًا، قد يؤدي التعبير غير المتوقع أو آثار الجينات المعاد إدخالها، خاصةً عند إعادة إدخال جزء فقط من الجينات المفقودة، إلى ظهور صفات جديدة غير مرغوب فيها لم تكن موجودة أصلاً في النوع. قد يؤدي ذلك إما إلى تدهور أكبر لقدرة النوع المهدد على البقاء أو حتى إلى إحداث أضرار بيئية إذا تم إدخالها إلى النظام البيئي الأوسع.

لذلك، يوصي العلماء بإجراء تجارب مرحلية صغيرة النطاق ومراقبة دقيقة وطويلة الأمد للتأثيرات التطورية والبيئية لأي مشروع هندسة جينوم.

خطر آخر هو تبني نهج “التكنولوجيا أولاً” في الحفظ، بينما يجب أن تكون التدخلات الجينية مكملة فقط ولا تحل محل استعادة المواطن وإجراءات الحفظ التقليدية.

“تحرير الجينات ليس بديلاً عن حماية الأنواع ولن يكون أبدًا حلاً سحريًا — يجب تقييم دوره بعناية إلى جانب استراتيجيات الحفظ القائمة كجزء من نهج أوسع ومتكامل يكون حماية الأنواع هو المبدأ التوجيهي.”

Associate Professor Hernán Morales of the Globe Institute.

التآزر مع ”إعادة الإحياء”

بنفس الطريقة التي يمكن أن تُدخل بها هندسة الجينوم جينات جديدة إلى مجموعة سكانية مرت باختناق، يمكنها أيضًا إعادة إدخال أنواع انقرضت بالكامل. هذا هو المفهوم المسمى “إعادة الإحياء”.

داعم رئيسي لهذا الفكرة هو شركة Colossal. وقد أثارت مؤخرًا ضجةً كبيرةً في الإعلام من خلال إعادة خلق جزئية للذئب الضاري.

الخطوة التالية للشركة هي إعادة خلق الماموث الصوفي.

“يمكن استغلال نفس التقدمات التكنولوجية التي تسمح لنا بإدخال جينات الماموث إلى جينوم الفيل لإنقاذ الأنواع التي تقف على حافة الانقراض.

إنها مسؤوليتنا تقليل خطر الانقراض الذي يواجه اليوم آلاف الأنواع.

”

Dr Beth Shapiro, Chief Science Officer at Colossal Biosciences.

عادةً ما تتضمن عملية إعادة الإحياء إنشاء أجنة للأنواع المنقرضة وجعلها تُحمل إلى الأجل بواسطة أنواع ذات صلة. يتم حاليًا بالفعل استخدام هذه الحضانة عبر الأنواع لإنقاذ وحيد القرن الأبيض.

من المحتمل أن تُستخدم نفس الطريقة للأنواع المهددة بالانقراض بالتزامن مع هندسة الجينوم، مما يتيح القدرة على “إنتاج جماعي” تقريبًا لمجموعة سكانية ذات تنوع جيني أكبر، إلى جانب الأفراد الطبيعيين المحميين.

بشكل عام، هذه الفكرة هي جزء من الأثر الأوسع الذي يمكن أن تحدثه البيولوجيا التركيبية على جهود الحفظ.

المصدر: iScience

الاستثمار في قطاع التكنولوجيا الحيوية

Ginkgo Bioworks: رائد في علم الجينوم الحفظي

تنتج الشركة كائنات حسب الطلب لتطبيقات محددة. وقد وسعت تطبيقاتها بشكل واسع عبر العديد من برامج البحث والشراكات:

• القنّبيات
• إنتاج لقاحات mRNA والطب الحمض النووي
• بروتينات غذائية
• إنتاج أسمدة بيولوجية بشراكة مع Bayer
• ميكروبات قابلة للبرمجة لأمراض الأمعاء
• إزالة الميكروبلاستيك
• الأمن البيولوجي واكتشاف الممرضات
• إعادة تدوير النفايات والملوثات

تولد الشركة إيرادات من خلال الحصول على دفعة مقدمة لتطوير العملية ثم من خلال حقوق الملكية على المنتج النهائي.

كانت الشركة في طليعة الابتكار في هندسة كائنات جديدة وتطوير تقنيات للحيوانات والنباتات الجديدة.

هذا يضعها في موقع قوي لتساهم محتملًا في جهود الحفظ وتطوير طرق جديدة لتكاثر الأنواع المهددة، ليس فقط الحيوانات الكبيرة بل أيضًا النباتات وحتى الميكروبيوم. يمكن أن تكون شريكًا رئيسيًا للبرامج العامة والمنظمات غير الحكومية البيئية الخاصة لتنفيذ مثل هذه الاستراتيجيات.

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

أحدث أخبار وتطورات سهم Ginkgo Bioworks (DNA)

الدراسة المشار إليها

^{1. Van Oosterhout, C., Supple, M.A., Morales, H.E. وآخرون.  هندسة الجينوم في حفظ التنوع البيولوجي وإعادة تأهيله. Nat. Rev. Biodivers. 18 يوليو 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6}