یک اسپری جدید برای بهبود عملکرد محصولات گیاهی بدون ایجاد تغییر در ساختار DNA آنها ساخته شده است.
محققان استرالیایی نوعی اسپری را برای از کار انداختن (خاموش کردن) ژنها توسعه داده‌اند. در واقع این اسپری میتواند گیاهان را بدون ایجاد تغییر در ساختار DNA آنها، به نحو مطلوب تغییر دهد. این بدان معناست که شما می‌توانید محصولات کشاورزی را در برابر ویروس‌ها یا خشکسالی مقاوم‌تر کنید؛ بدون اینکه نیازی به ایجاد تغییر ژنتیکی در هیچ کدام از آنها داشته باشید.
اعضای گروه پژوهشی امیدوار هستند که اسپری ساخته‌شده توسط آنها بتواند در آینده باعث ایجاد محصولاتی سازگارتر با محیط زیست شود. چنین هدفی از طریق مقاوم ساختن محصولات کشاورزی در برابر خشکسالی‌ها و شرایط نامطلوب آب و هوایی و همچنین با ایجاد امکانی برای پرورش دادن این محصولات در شرایط دشوارتر بدون نیاز به اعمال دستکاری‌های ژنتیکی و وابستگی به ارگانیزم‌های دستکاری‌شده از نظر ژنتیکی (GMO) محقق خواهد شد. نینا میتر، یکی از اعضای این تیم پژوهشی از دانشگاه کوئینزلند است؛ او در گفتگو با مایکل لو از پایگاه New Scientist در این باره چنین گفته است:
ما باور داریم که محصول ما میتواند یک تغییر قابل توجه را در روند حفاظت از محصولات از نظر زیست‌محیطی فراهم آورد.
البته محققان دیگری نیز قبل از این اسپری‌های مشابهی را توسعه داده‌اند؛ اما تیم پژوهشی یادشده بر این باور هستند که اسپری ساخت آنها قادر به محافظت از گیاه تنباکو در برابر یک ویروس به مدت ۲۰ روز و تنها با یک بار استفاده بوده است؛ این مدت‌زمان، طولانی‌ترین نتیجه‌ای محسوب میشود که تا به حال برای چنین اسپری‌هایی ثبت شده است.
اکنون این پرسش پیش می‌آید که اسپری فوق چگونه کار میکند؟ برای پاسخ به این پرسش در وهله‌ی نخست باید اشاره کنیم که این اسپری با نام بایوکلی (BioClay) شناخته میشود و DNA گیاهانی را که با آنها تماس پیدا میکند، به‌طور فعال دچار تغییر نمی‌کند؛ اما در عوض، اسپری یک سیستم دفاعی استفاده‌شده توسط سلول‌های گیاهی برای مبارزه با عفونت ویروسی را به‌طور مطلوب دچار تغییر میکند که این امر به طور موقت قادر به غیرفعال کردن حالت‌های ژنها است.
به گزارش پایگاه لوپاژ، وقتی که ویروس‌ها به سلول حمله میکنند، سلول‌ها برخی از RNA-های ویروسی را به منظور ایجاد تکه‌های کوتاهی از RNA-های دورشته‌ای قطع میکنند. این تکه‌ها در واقع همان بخش‌هایی هستند که سلول به منظور تشخیص و نابود کردن هر کدام از RNA-ها با توالی‌های منطبق استفاده میکنند. این فرایند به عنوان تداخل RNA یا به‌طور ساده‌تر به نام RNAi شناخته شده است و هنگامی که RNAi یک رشته‌‌ی RNA را شناسایی میکند، در ادامه نیز به آن متصل‌شده و آن را تضعیف میکند.
همانطور که احتمالا شما نیز از زیست‌شناسی دوران دبیرستان به یاد داشته باشید، DNA به RNA تبدیل میشود و این ماده نیز پس از آن به داخل سلول می‌رود و منجر به شکل گرفتن یک ماده‌ی پروتئینی میشود؛ اما در صورتی که آن RNA شکسته شود، دیگر هیچ پروتئینی ساخته نمی‌شود و در واقع در این حالت DNA به طور اساسی غیرفعال شده و از این رو نمی‌تواند باعث ایجاد یا شروع یک تغییر در ساختار گیاه شود.
دانشمندان می‌توانند این فرایند را با استفاده از RNA متعلق به ژنی که قصد غیرفعال کردنش را دارند، به تعبیری "بربایند". هنگامی که آنها چنین روندی را پیاده میکنند، در واقع هیچ ویروسی وارد ساختار گیاه نمی‌شود، ولی روند فوق باعث میشود تا گیاه مذکور، RNA متعلق به خودش را به عنوان یک عامل ویروسی تشخیص دهد که همین امر در ادامه باعث به کار افتادن سیستم دفاعی گیاه شده و منجر به از کار افتادن فعالیت ژنها میشود؛ بدون اینکه در واقعیت هیچ کار مرتبط با ویرایش یا دستکاری روی ترتیب DNA انجام شده باشد. میتر در یک مصاحبه‌ی مطبوعاتی در این باره چنین توضیح می‌دهد:
هنگامی که از بایوکلی استفاده میشود، گیاه "فکر میکند" که توسط یک بیماری یا دسته‌ای از آفات مورد حمله قرار گرفته است و به این ترتیب با حفاظت از خود در برابر آفت یا بیماری به وضعیت موجود پاسخ می‌دهد. تنها یک اسپری از بایوکلی، گیاه را در برابر حمله حفاظت میکند و در ادامه نیز باعث کاهش و تضعیف خطرات زیست‌محیطی و همچنین خطرات مرتبط با سلامتی انسان میشود.
پیش از این، اسپری‌هایی که از روش‌های مشابه استفاده کرده بودند، فقط برای چند روز می‌توانستند روی گیاه اثرگذار باشند، به این دلیل که RNA-های موجود در آنها به سرعت به بخش‌های بعدی تفکیک می‌شدند. از سویی باید در نظر داشته باشیم که استعمال مجدد چنین اسپری‌هایی در فاصله‌ی زمانی هر چند روز یک‌بار از نظر هزینه نیز برای کشاورزان گران و دور از دسترس محسوب میشود.
گروه پژوهشی برای اینکه بتوانند اثرات ناشی از اسپری را طولانی‌تر کنند، بر آن شدند تا RNA متعلق به گیاه تنباکو را که معمولا از محصولات مستعد ابتلا به یک ویروس به شمار می‌رود بگیرند و آنها را با نانوذرات خاک رس با بار مثبت ترکیب کنند. این نانوذرات رس از ورق‌های انباشته از مواد معدنی ساخته شده است و از RNA-هایی که به صورت منفی تحت تاثیر قرار گرفته‌اند، حفاظت کرده و به‌تدریج آنها را به ذرات جدیدتر تفکیک میکند (می‌شکند) تا در ادامه بتواند آنها را در سلول رهاسازی کند که چنین کاری باعث طولانی‌تر شدن اثر غیرفعال‌شدن ژنها میشود.
هنگامی که این اسپری را برای مثال در یک مزرعه استعمال کنیم، خاک رس در نهایت تفکیک میشود و RNA-هایی را آزاد خواهد کرد که توسط گیاهان جذب می‌شوند و اثر تداخلی را آغاز میکنند و به‌طور موثر می‌توانند گیاه را بدون اینکه تغییری در DNA آن ایجاد کرده باشند، اصلاح کنند.
از طرفی باید اشاره کنیم که اسپری‌های مشابه با این محصول دارای قیمتی بیش از ۱۰۰ هزار دلار به ازای هر گرم بودند؛ اما گفته شده است که اسپری ساخته شده توسط این گروه پژوهشی را می‌توان حتی به قیمت تنها ۲ دلار به ازای هر گرم نیز تهیه کرد. در حالی که امیدواریم این اسپری به عنوان یک راه برای تغییر محصولات بدون تغییر آنها در ساختار هسته‌ای گیاه در نظر گرفته شود؛ اما واقعیت این است که اسپری‌هایی شبیه این در عین حال برخی از مشکلات مختص به خود را نیز خواهند داشت.
به عنوان مثال، اگر ما بخواهیم که در همه‌ی زمان‌ها از این اسپری‌ها استفاده کنیم، این امکان وجود خواهد داشت که گیاهان در زمینه‌ی دفاع طبیعی خود در برابر آنها تکامل پیدا کنند. از سویی نیز این احتمال وجود دارد که در آینده جدل‌هایی پیرامون تلقی و برداشت مفهومی ما از GMO-ها وجود داشته باشد.
با این حال پرسش‌هایی نیز همچنان مطرح هستند؛ آیا تغییرات به جای مانده از این اسپری روی گیاهان به حدی هست که اعمال یک طبقه‌بندی جدید در میان ارگانیزم‌های دستکاری‌شده از نظر ژنتیکی را توجیه کند؟ آیا کشاورزان پروش‌دهنده‌ی محصولات ارگانیک خواهند توانست تا گیاهانی با ژن‌های غیرفعال شده را به عنوان گیاهانی تماما طبیعی طبقه‌بندی کنند؟
جان کیلمر (John Killmer)، از استارتاپ بیوتکنولوژی APSE که در این تحقیق شرکت نداشته است، اما در حال کار روی نوع مشابهی از این اسپری است، به نظر نمی‌رسد که نگرانی خیلی زیادی در مورد آسیب‌ها و ایرادهای احتمالی اسپری مذکور داشته باشد. وی در گفتگو با پایگاه New Scientist اشاره کرد که:
من تماس‌هایی از پرورش‌دهندگان محصولات ارگانیک دریافت کرده‌ام، آنها از من خواسته‌اند تا در روند ارائه‌ی این فناوری عجله کنم.
اکنون همه‌ی ما باید صبر کنیم تا ببینیم که تمامی جوانب یادشده‌ی مرتبط با این فناوری به چه شکلی پیش می‌روند؛ اما به هر حال توسعه‌ی این اسپری میتواند به عنوان روشی به‌منظور افزایش محصولات با افزایش مقاومت آنها بدون بر جای گذاشتن اثرات مخرب روی DNA گیاهان به شمار رود. در پایان باید اشاره کنیم که دستاوردهای این تحقیق در ژورنال Nature Plants منتشر شده است.