به گزارش عصر فرهنگ، در عصر جدید اطلاعات، هر کسی که با دنیای اطراف خود در ارتباط است احتمالا نام مولکول DNA را شنیده است. این مولکول­های بسیار طویل اساس زندگی را تشکیل می­دهند، زیرا تمام ویژگی­های یک موجود زنده توسط این مولکول­ها کنترل می­شود، به عبارت دیگر اینکه یک موجود زنده چه ظاهری دارد، به چه گروهی از جانداران تعلق دارد، چگونه رشد کرده و تولید مثل می­کند، همگی به ذخیره ژنتیکی آن موجود، یعنی مولکول­های DNA آن مرتبط است. از این رو هر گونه تغییری در این مولکول منجر به دگرگونی در ویژگی­های یک موجود خواهد شد. علمی که با دستکاری مولکول DNA باعث تغییر ماده ژنتیکی یک موجود زنده می­شود، علم مهندسی ژنتیک نامیده می­شود. موجوداتی که ماده ژنتیکی آنها توسط علم مهندسی ژنتیک دستکاری شده و دچار تغییر می­شوند را موجودات تراریخته[1] یا به اختصار GMO (Genetically Modified Organisms) می­نامند. علم مهندسی ژنتیک را نباید با اصلاح نژاد اشتباه گرفت، زیرا در علم اصلاح نژاد[2] که به آن به­نژادی نیز گفته می­شود هیچ گونه دستکاری یا تغییری در ماده ژنتیکی موجودات انجام نمی­گیرد، بلکه تنها با انجام لقاح انتخابی بین نژادهای مختلف یک گونه گیاهی یا جانوری، دورگه­هایی با صفات مطلوب ایجاد می­کند. اساس به­نژادی بر پایه اعطا کردن الل­های جدید به یک موجود زنده از طریق آمیزش آن با موجود دیگری از همان گونه می­باشد. الل­ها صورت­های متفاوت یک ژن بوده که در طی تکامل، در نتیجه جهش­های مختلف، ایجاد می­شوند.

علم مهندسی ژنتیک را گاهی به اشتباه معادل بیوتکنولوژی[3] یا فن­آوری زیستی در نظر می­گیرند، در صورتی­که مهندسی ژنتیک تنها یکی از شاخه­های بیوتکنولوژی می­باشد؛ به عبارت دیگر بیوتکنولوژی هرگونه فن­آوری کاربردی است که با استفاده از سیستم­های زیستی، موجودات زنده و مشتقات آنها، محصولات یا فرآیند­های مطلوب را تعدیل می­کند. مهندسی ژنتیک شامل مجموعه­ای از تکنیک­های زیستی پیشرفته است که با ارائه، دستکاری یا حذف یک ژن خاص، خزانه ژنتیکی یک موجود زنده و به تبع آن ویژگی­های آن موجود را دچار تغییر می­کند. با کمک مهندسی ژنتیک می­توان به تقریبا تمام گونه­ های زیستی از جمله جانوران، گیاهان، قارچ­ها، باکتری­ها و ویروس­ها، صفات جدیدی را اضافه کرد. در حال حاضر چنین موجودات تراریخته­ای با اهداف اقتصادی در حجم عظیمی تولید می­شوند. همچنین ترکیبات متنوعی از جمله آنزیم­ها، آنتی­بادی­ها، هورمون­ها، مواد غذایی مختلف و محصولات متنوع دارویی مانند واکسن­ها و پادزهرها، را می­توان با موجودات تراریخته تولید کرد.

اولین گزارش در تولید یک گیاه تراریخته در سال 1983 منتشر شد که در آن به وارد کردن یک ژن مقاومت به آنتی­بیوتیک به گیاه تنباکو اشاره شده بود. این مقاله­ی علمی سرآغازی در مسیر تولید مواد غذایی با استفاده از علم مهندسی ژنتیک گردید، بطوریکه تنها چند سال پس از انتشار آن، در اوایل دهه 90 میلادی، اولین ماده غذایی تراریخته برای مصرف انسان مجور فروش در ایالات متحده آمریکا را دریافت کرد. این گیاه نوعی کوجه فرنگی محصول کمپانی Calgene بود که Flavr Savr نامیده شد. این کوجه فرنگی تراریخته که با وارد کردن ژن آنتی­سنس پلی­گالاکتوروناز[4] تولید شده بود مقاومت بالایی در برابر فاسد شدن از خود نشان می­داد. از آغاز کشت صنعتی محصولات تراریخته تا کنون هر سال سطح زیر کشت این محصولات افزایش یافته است. به عنوان مثال از سال 2006 تا 2015 کشت صنعتی محصولات تراریخته بیش از 100 درصد افزایش داشته است.

موجودات تراریخته؛ مزیت­ها

بطور کلی تغییرات ژنتیکی در مواد غذایی در دو سطح متفاوت اعمال می­شود. در یک سطح، این تغییرات صفات مهم از نظر کشت و زراعت محصولات غذایی را تحت تاثیر قرار می­دهند؛ مانند تولید غلاتی که حاوی ژن­های مقاومت به آفات هستند، یا وارد کردن ژن­هایی که باعث مقاومت محصولات غذایی به علف­کش­ها می­شوند. سطح دیگر این کاربردها، تغییراتی را شامل می­شود که ویژگی­های خود یک محصول را دگرگون می­کند، بطوریکه هم برای تولیدکنندگان مواد غذایی و هم مصرف­کنندگان آن سودمند باشد؛ مانند بهبود مواد مغذی و افزایش عمر مفید محصولات غذایی. بر همین اساس برخی از پژوهشگران مواد غذایی معتقدند محصولات غذایی تراریخته می­توانند در بهبود کلی صنعت غذایی و کشاورزی نقش مهمی ایفا کنند، به نحوی­که با تولید مواد غذایی سالم­تر و ارزان­تر، و محصولاتی با طعم و مواد مغذی بهتر، جامعه بشری را در برخورد با چالش­های پیش رو که در نتیجه افزایش جمعیت و کاهش منابع محیطی آینده نگران­کننده­ای را پیش­بینی می­کند، یاری کنند. کارشناسان معتقدند کاربردها و پیشرفت­های این علم در آینده بر روی مقاومت گیاهی در برابر آفات و حشرات، علف­کش­ها، بیماری­ها و شرایط سخت محیطی مانند آب و هوا، تمرکز بیشتری خواهد داشت. در کشور ما نیز، به علت شرایط محیطی ویژه مانند خشکسالی­های پی­در­پی، کاهش منابع آب­های زیرزمینی، خشک شدن برخی از آبگیرهای مهم برای کشاورزی، و همچنین گسترش مناطق بیابانی و شوره­زارها، لزوم پرداختن به این مسئله بسیار حیاتی می­باشد. از این رو دانشمندان مرتبط با علوم زیستی و کشاورزی می­بایست با توجه به شرایط بومی کشور جهت تولید گیاهان سازگار با شرایط اقلیمی خاص ایران، پژوهش­های مستمر و هدفمندی را انجام دهند.

·        بهبود صفات زراعتی

همانطور که پیش­تر اشاره شد هدف مهندسی ژنتیک در صنعت مواد غذایی و کشاورزی در دو سطح متفاوت تعریف می­شود. اولین سطح بهبود ویژگی­های یک گیاه از نظر کشت و زرع آن می­باشد. در این مرحله هدف ارتقاء بازده یک محصول است که از طریق افزایش مقدار آن و کاهش خسارت­های وارد شده به محصول بدست می­آید. بدین منظور علم مهندسی ژنتیک سعی در تولید گیاهانی دارد که نسبت به آفات گیاهی، علف­های هرز، علف­کش­های مختلف، حشرات، ویروس­ها، شوری و pH محیط، دما، شرایط آب و هوایی سخت و سایر فشارهای محیطی مقاوم باشند. برخی از این محصولات هم­اکنون تولید شده و در بازار موجود است، مانند میوه­های مقاوم به حشرات، خیارسبز مقاوم به ویروس و انواع محصولاتی که قادرند علف­کش­ها را تحمل کنند، از جمله ذرت، سویا، گوجه فرنگی و سیب زمینی. اهمیت مقاومت در برابر علف­کش­ها یا تحمل آنها در صنعت کشاورزی به علت وجود علف­های هرز می­باشد، چرا که از دیرباز علف­های هرز یکی از چالش­های اصلی در کشت صنعتی بوده است. جهت مقابله با رشد علف­های هرز در مزارع صنعتی مهمترین راه­حل استفاده از علف­کش­ها می­باشد، در حالیکه مشکل عمده در کاربرد آنها از بین رفتن گیاهان زراعی همراه با علف­های هرز می­باشد. از این رو تولید گیاهان تراریخته با ویژگی مقاومت یا تحمل در برابر علف­کش­ها کارایی کشت صنعتی را به میزان قابل توجهی افزایش می­دهد.

افزایش توانایی محصولات در برابر شرایط محیطی نامطلوب مانند pH اسیدی یا قلیایی شدید، شوری، گرما و سایر موارد مشابه، کشاورزان را قادر می­سازد از منابعی که پیش از این برای کشت محصولات مناسب نبودند استفاده کنند، مانند زمین­های بایر، مناطقی با خاک شور و منابع آبی نامناسب جهت شرب انسان و دام. این مزیت باعث افزایش بازده محصول و کاهش خسارت­های متداول در کشاورزی سنتی شده و در نتیجه تولید مواد غذایی در سطح جهانی را به تدریج افزایش می­دهد. از دیگر پیامدهای مثبت این موضوع، علاوه­بر کمک به مدیریت جهانی جهت مبارزه با فقر و سوء­تغذیه کودکان در کشورهای جهان سوم، می­توان به حفظ زمین­های کشاورزی و جلوگیری از تخریب منابع غیرقابل تجدید طبیعی مانند جنگل­های بارانی اشاره کرد. همچنین از نقطه نظر اقتصادی، این امر می­تواند به کشورهای در حال توسعه، مانند کشور ما، جهت ایجاد فرصت­های شغلی بیشتر و افزایش بهره­وری کمک شایانی نماید.

از دیگر تراریخته­های مهم در صنعت کشاورزی، گیاهانی با قدرت جذب و تثبیت نیتروژن بالا می­باشد. نیتروژن اهمیت بسیاری در سیستم­های زیستی دارد زیرا در بیوسنتز[5] (ساخت زیستی) آمینواسیدها و به تبع آن پروتئین­ها نقش اساسی دارد، از این رو تمام موجودات زنده سازوکارهای ویژه­ای برای دریافت نیتروژن دارند. به عنوان مثال جانوران گوشت­خوار نیتروژن خود را با تغذیه از پروتئین (گوشت) سایر جانوران تامین می­کنند، جانوران گیاه­خوار آن را از منابع گیاهی بدست آورده و گیاهان نیز نیتروژن خود را از محیط جذب می­کنند. اغلب گیاهان نیتروژن را بصورت ترکیبات آلی از خاک جذب می­کنند، بر همین اساس است که کودهای ازت یکی از ملزومات کشاورزی محسوب می­شوند، زیرا پس از چندین بار کشت در یک زمین زراعی ترکیبات آلی نیتروژن­دار آن به پایان رسیده و گیاهان دیگر قادر به رشد در آن نیستند. از طرفی برخی از گیاهان، مانند خانواده نخود از جمله نخود فرنگی، لوبیا، باقلا و غیره، قادرند نیتروژن مورد نیاز خود را از گاز نیتروژن موجود در جو بدست آورند. به این فرآیند تثبیت نیتروژن گفته می­شود. بنابراین تراریخته­هایی که این فرآیند در آنها تقویت شده است نیاز کمتری به کودهای شیمیایی دارند که در نتیجه آن هزینه تولید کاهش یافته و مواد شیمیایی کمتری نیز وارد محیط می­شود.

·        بهبود صفات کیفی

بنظر نمی­رسد هیچ کدام از مزایایی که تا اینجا به آنها اشاره شد بطور مستقیم منفعتی برای مصرف کننده­ها داشته باشد، در حالیکه موارد مربوط به کیفیت مواد غذایی، مانند مواد مغذی محصولات، می­تواند سود بیشتری عاید مصرف کننده­ها کند. از جمله ویژگی­هایی که توسط مهندسی ژنتیک بهبود یافته است طول عمر و کیفیت میوه­ها و سبزیجات است. به عنوان مثال به تاخیر انداختن فرآیند رسیدن میوه­ها و سبزیجات توسط فن­آوری کنترل اتیلن و مهار آنزیم تخریب­کننده دیواره سلولی، پلی­گالاکتورونار، باعث ایجاد طعم، رنگ و بافت بهتر محصولاتی مانند توت­فرنگی، تمشک و آناناس خواهد شد. افزایش طول عمر میوه­ها و سبزیجات نه تنها برای تولید کنندگان و فروشندگان مفید است، بلکه به مصرف­کنندگان چنین محصولاتی نیز زمان طولانی­تری برای مصرف آنها می­دهد. همچنین علاوه­بر حمل و نقل، جابجایی و ذخیره آسان­تر، این محصولات به مدت بیشتری تازه و قابل مصرف باقی خواهند ماند.

از دیگر مزایای علم مهندسی ژنتیک در صنعت مواد غذایی استفاده از آن جهت برآوردن نیاز روزافزون بشر به محصولات گوشتی و پروتئینی است. موارد متعددی از چنین فوایدی در این حیطه را می­توان نام برد، به عنوان مثال کشورهای توسعه یافته با استفاده از فن­آوری کلون کردن حیوانات[6] تولیدات دامی خود را افزایش داده و با هزینه پایینی آن را به کشورهایی که فرآورده­های گوشتی و لبنی کمیاب است، صادر می­کنند. مثال دیگر استفاده به مطلوب موادی است که بطور طبیعی در بدن حیوانات وجود داشته و فرآیندهای فیزیولوژیک بدن را کنترل می­کنند. یکی از این ترکیبات نوعی پروتئین ترشح شده از غده هیپوفیز به نام سوماتوتروپین گاوی[7] است که باعث افزایش تولید شیر در گاوهای شیری می­شود. این ماده (که به اختصار BST نیز نامیده می­شود) از سال 1993 برای استفاده در تولید شیر مجوز FDC را دریافت کرد. رویکرد دیگر در تولید محصولات تراریخته وارد کردن ترکیباتی است که بطور طبیعی در یک ماده غذایی وجود نداشته ولی اضافه شدن آنها به یک محصول می­تواند ارزش غذایی آن را افزایش دهد. به عنوان مثال می­توان با دستکاری ژنتیکی ترکیباتی با خواص ضدمیکروبی به شیر اضافه کرد که باعث ایجاد ایمنی غیرفعال در مصرف­کننده می­شوند. از جمله این موارد اضافه کردن آنزیم ضدباکتریایی لیزوزیم[8] به شیر احشامی مانند بز می­باشد. این آنزیم به میزان بالایی در شیر انسان وجود داشته و باعث مقاومت نوزاد انسان در برابر عوامل بیماریزای میکروبی می­شود.

اغلب ارزش غذایی یک محصول با میزان ترکیبات مغذی آن، مانند محتوای پروتئین یا کربوهیدرات، ­سنجیده می­شود، از این رو بسیاری از محصولات تراریخته به نحوی مهندسی شده­اند که بسته به نیاز، دارای میزان پروتئین یا کربوهیدرات بالاتری باشند. به عنوان مثال برخی از دام­های تراریخته قادر به تولید مقادیر بالایی از فیبرینوژن یا سایر پروتئین­های نوترکیب در شیر خود می­باشند. همچنین از آنجایی که در فرآیند انتقال خون، خون­های اهدایی ممکن است آلوده به پاتوژن­های خطرناکی مانند ویروس ایدز باشند می­توان فرآورده­های خونی مانند انواع پروتئین­های خون را توسط شیر دام­های تراریخته تولید کرد. از طرفی بسیاری از گیاهان نیز بر اساس کاربرد مورد نظر محتوی و ارزش غذایی آنها دستکاری شده است، از جمله انواعی از گوجه­فرنگی و سیب­زمینی که جهت استفاده در تولید سس گوجه­فرنگی یا چیپس بافت گوشتی بیشتری دارند. این نوع سیب­زمینی از طریق وارد کردن یک ژن باکتریایی سازنده نشاسته به این گیاه تولید می­شود.

موجودات تراریخته؛ معایب

اغلب پژوهش­هایی که در رابطه با خطرات احتمالی محصولات تراریخته انجام گرفته است حاکی از عدم تاثیر منفی آنها بر محیط زیست و بدن انسان بوده است، در عین حال برخی از یافته عکس این موضوع را نشان داده است. علی­رغم تمام مزایایی که مواد غذایی تراریخته دارند، در حال حاضر نگرانی در مورد این نوع محصولات بطور روزافزونی در حال افزایش است. این نگرانی­ها را می­توان در حیطه­های مختلفی مورد بررسی قرار داد.

تغییر مواد مغذی یک محصول تراریخته نسبت به انواع وحشی آن (نوع طبیعی) به عنوان یک مزیت برای آن محصول در نظر گرفته می­شود، در حالیکه همین نکته موجب نگرانی برخی از دانشمندان است زیرا تغییر در یک ماده مغذی می­تواند میانکنش تمام ترکیبات یک محصول و اثرات متقابل آنها با یکدیگر را نیز دستخوش تغییر کند. پیامدهای این موضوع و اثرات طولانی مدت آن بر موجوداتی که از این محصول استفاده می­کنند، از جمله انسان، بخش تاریک و ناشناخته داستان محسوب می­شود.

حساسیت­زایی و سمیت[9] مواد غذایی تراریخته بخش مهمی از نگرانی­های مربوط به مصرف این محصولات به عنوان غذای انسان را شامل می­شود. بسیاری از دانشمندان معتقدند تغییر ژن­های یک موجود و در نتیجه ایجاد ترکیباتی که بطور طبیعی در یک ماده غذایی وجود نداشته است می­تواند بطور مستقیم یا غیرمستقیم باعث ایجاد حساسیت یا سمیت گردد، زیرا هرگونه تغییری در مواد مغذی یک موجود می­تواند متابولیسم آن و میانکنش سایر ترکیبات با هم را دچار دگرگونی کرده و در نتیجه این تغییر متابولیسم ترکیبات جدیدی ایجاد گردد که ممکن است سمی یا حساسیت­زا (آلرژن) باشند. همچنین وارد کردن یک ژن بیگانه به یک موجود زنده یا روشن کردن ژنی که بطور طبیعی در آن موجود خاموش بوده است ممکن است اثرات ناخواسته­ای بر سایر ژن­ها داشته و منجر به تولید ترکیبات سمی یا آلرژن[10] گردد. از این رو سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) از شرکت­های تولید کننده محصولات تراریخته خواسته تا با روش­های علمی وجود یا عدم وجود ترکیبات حساسیت­زا یا آلرژن­ها را در محصولات خود مورد بررسی قرار دهند و در صورت وجود این ترکیبات حتما از برچسب­های هشدار دهنده بر روی محصولات خود استفاده کنند.

از دیگر نگرانی­های مربوط به تولید محصولات تراریخته انتقال ناخواسته­ی ژن­های آنها به سایر گونه­های وحشی (نوع طبیعی یک گونه) می­باشد. این احتمال بیشتر در مورد گیاهان تراریخته­ای که در سطح وسیع کشت می­شوند وجود دارد، زیرا این گیاهان ممکن است هنگام گرده­افشانی ژن­های خود را به گونه­های وحشی انتقال دهند. بسیاری از این گیاهان تراریخته حاوی ژن­های مقاومت به باکتری­ها، آفات و حشرات هستند، بطوریکه انتقال این ژن­ها به گونه­های وحشی می­تواند توازن زیست­بوم[11] را بهم زده و باعث از بین رفتن گونه­های بومی یک منطقه شود. در یک سناریوی بدتر این ژن­های مقاومت به آفات و حشرات ممکن است از گیاهان تراریخته به علف­های هرز منتقل شده و در نتیجه آن علف­های هرز مقاوم ایجاد گردد. در صورت چنین اتفاقی برای از بین بردن این علف­های هرز مقاوم کشاورزان مجبورند حجم بسیار بالایی از علف­کش­ها و سایر مواد شیمیایی را استفاده کنند که می­تواند فاجعه­ای برای محیط زیست باشد.

علاوه­بر تمام مواردی که در مورد خطرات احتمالی استفاده از محصولات تراریخته به آنها اشاره شد، مسائل اخلاقی و مذهبی را نیز می­بایست در نظر گرفت. به عنوان مثال گروه­های مذهبی مختلف ممکن است در مورد استفاده از برخی مواد غذایی قوانین شرعی مخصوص به خود را داشته باشند. مثلا مسلمانان از مصرف گوشت خوک خودداری می­کنند، در نتیجه فرآورده­های گوشتی تراریخته­ای که حاوی یک ژن مربوط به خوک باشند نیز ممکن است برای آنها مطلوب نباشد.

نتیجه­ گیری

به علت افزایش جمعیت، در چشم­انداز آینده بشر برآوردن نیازهای غذایی یکی از چالش­برانگیز­ترین مشکلات محسوب می­شود. از طرفی منابع محدود سیاره ما نیز مزید بر علت است. به احتمال بسیار زیاد بدون کمک محصولات تراریخته نمی­توان بر این مشکلات فائق آمد، زیرا استفاده از گونه­های تراریخته بازده تولید را، چه از نظر مواد اولیه مورد نیاز و چه از نظر میزان و کیفیت محصول، افزایش خواهد داد. این گونه­ها مکان­های قابل استفاده برای تولید غذا را افزایش می­دهند، مانند زمین­های شور، بیابان­ها، مناطقی با سطح بارش کم، فرآیند تولید را تسهیل می­کنند، مانند گیاهان مقاوم در برابر آفات، و همچنین کمیت و کیفیت محصول را نیز افزایش می­دهند، مانند گونه­هایی با محصول بیشتر و امکان تولید در تمام فصول سال. از این رو علی­رغم تمام مشکلاتی که استفاده از این محصولات در پی دارد نمی­توان مزایای آنها را نادیده گرفت، بنابراین با تنظیم قوانین سختگیرانه و پایش همه­جانبه گونه­های تراریخته جدید پیش از صدور مجوز برای تولید انبوه، می­بایست خطرات احتمالی را حتی­الامکان کاهش داده و از پیامدهای ناخواسته جلوگیری کرد.