الأسماك المحورة جينيا: المعنى ، التنمية والتطبيق

في هذه المقالة سنناقش حول: - 1. معنى الأسماك المعدلة وراثيا 2. تطوير الأسماك المعدلة وراثيا 3. الثقافة التي تسيطر عليها من الأسماك و الأعلاف المعدلة وراثيا 4. تكنولوجيا نقل الجينات للتنمية 5. التطبيقات 6. الاهتمامات البيئية 7. يمكن أن تهدد الأسماك المعدلة وراثيا المجتمعات البرية 8. الأنواع الغازية المعدلة وراثيا.

معنى الأسماك العابرة:

الأسماك المعدلة وراثيا هي واحدة تحتوي على جينات من جنس آخر. الأسماك المحورة وراثيا هي مجموعة محسنة من الأسماك المزودة بواحدة أو أكثر من الجينات الأجنبية المرغوبة لغرض تعزيز جودة الأسماك ونموها ومقاومتها وإنتاجيتها.

عادة ، يتم عزل جينات واحد أو أكثر من الأنواع المانحة ، وتوصل إلى عوامل معدية مبنية اصطناعيًا ، والتي تعمل كناقلات لنقل الجينات إلى خلايا الأنواع المتلقية. وبمجرد دخول الخلية ، يدخل الناقل الناقل للجينات في جينوم الخلية.

يتجدد الكائن المعدل وراثيا من كل خلية متحوّلة (أو بيضة ، في حالة الحيوانات) ، التي أخذت الجينات الأجنبية. ومن هذا الكائن الحي ، يمكن تنويع مجموعة معدلة وراثيا. وبهذه الطريقة ، يمكن نقل الجينات بين الأنواع البعيدة ، والتي لن تتسرب أبداً في الطبيعة.

إن تطبيق الهندسة الوراثية على الحيوانات ، مثل البطاطا ذات المبيدات الحشرية المدمجة ، يمكن أن يوفر العديد من الفوائد ، بما في ذلك إمكانية توفير إمدادات غذائية أكثر أمانا وأقل تكلفة وإنشاء مصادر جديدة لعدم كفاية الموارد الصيدلانية.

مع التقدم في مجال الهندسة الوراثية ، ازداد أيضًا تطبيق استخدامه التجاري. ويجري تصميم الحيوانات المائية لزيادة إنتاج الاستزراع المائي.

لقد استخدم استخدام الهندسة الوراثية وتقنية rDNA المعجزات في الأبحاث الطبية والصناعية. ويجري الترويج للأسماك المعدلة وراثيا كأول حيوانات محورة وراثية قابلة للتسويق للاستهلاك البشري.

إن أحد أهم الجوانب بين الأسماك والحيوانات البرية الأخرى للزراعة والتحسين الوراثي هو أن الأسماك عادة ما يكون لها مستويات أعلى من التباين الوراثي وبالتالي مزيد من النطاقات للاختيار من معظم الثدييات أو الطيور.

باستخدام تكنولوجيا نقل الجينات ، ابتكر العلماء الآن مجموعة متنوعة وراثيا من سمك السلمون في المحيط الأطلسي تنمو إلى حجم السوق في حوالي 18 شهرا ، وإلا فإن الأسماك تستغرق حوالي 24-30 شهرا لتصبح الأسماك ذات حجم السوق. ومن المأمول أيضًا أن نتمكن الآن من تعديل عدد كبير من الأسماك ذات الخصائص السريعة النمو وتحقيق الثورة الزرقاء.

فيما يلي النقاط المهمة اللازمة للهندسة الوراثية (نقل الجينات) لإنتاج الأسماك المعدلة وراثياً:

(1) التسلسل الجيني لعزل الخصائص المعينة ؛ على سبيل المثال ، جين هرمون النمو.

(2) ثم يتم إدخال هذه الجينات (تسلسل الجينات) في دنا دائري يعرف باسم Vector plasmid Vector (تستخدم الإنزيمات endonucleases والإنزيمات ligases).

(3) يتم حصاد البلازميدات في البكتيريا لإنتاج مليارات النسخ.

(4) يتم إدخال البلازميدات في الحمض النووي الخطي. يطلق على الحمض النووي الخطي أحيانًا شريط الجينات لأنه يحتوي على عدة مجموعات من المواد الجينية بالإضافة إلى الجين الجديد المدرج ؛ على سبيل المثال ، جين هرمون النمو. التكنولوجيا متاحة لدمج الجينات في خط جرثومي لتطوير الفرد (الأسماك) ونقله أخيراً إلى أجيال أخرى.

(5) جعل الكاسيت جزءًا دائمًا من التركيب الجيني للأسماك.

تطوير الأسماك المعدلة وراثيا:

وقد ركز تطوير الأسماك المعدلة وراثيا على عدد قليل من الأنواع بما في ذلك سمك السلمون والسلمون المرقط والكارب والبلطي وعدد قليل غيرها. سمك السلمون والسلمون المرقط هي المحاصيل النقدية في حين أن الآخرين يوفرون في المقام الأول مصادر للبروتين. حاليا ، حوالي 40 أو 50 مختبرا في جميع أنحاء العالم يعملون على تطوير الأسماك المعدلة وراثيا.

حوالي 12 منهم في الولايات المتحدة ، وعشرات منهم في الصين ، والباقي في كندا وأستراليا ونيوزيلندا وإسرائيل والبرازيل وكوبا واليابان وسنغافورة وماليزيا والعديد من البلدان الأخرى. ترتبط بعض هذه المختبرات بالشركات التي تتوقع تسويق أسماكها في بضع سنوات أخرى.

ويجري الآن تعديل العديد من الأسماك التي يجري تطويرها لتنمو بشكل أسرع من نموها في تربية الأحياء المائية التي تعيش في البرية أو التقليدية.

وعادة ما يتم تحقيق نمو أسرع عن طريق نقل جينات هرمون النمو السمكي من أحد أنواع الأسماك إلى نوع آخر. فالأسماك التي تنمو بشكل أسرع لا تصل فقط إلى حجم السوق في وقت أقصر ، بل إنها تتغذى بكفاءة أكبر. تم استخدام هرمون نمو التراوت (GH) لإنتاج المبروك المعدّل وراثيا مع خصائص تضميد محسنة. يوصى بمثل هذه الكارب المعدلة وراثيا للإنتاج في الأحواض الترابية.

سمك السلمون المعدل وراثيا:

تم تصميم سمك السلمون الأطلسي باستخدام السلمون المحيط الهادئ ، وهرمون النمو المدفوع بواسطة جين محفز مكافحة التجميد في القطب الشمالي. ويتحقق النمو السريع لهذا السلمون المعدّل وراثياً ، ليس بسبب هرمون النمو المعدل وراثياً كما هو الحال مع المروج الجيني للتجمد الذي يعمل في المياه الباردة المرغوب فيها لنكهة سمك السلمون.

قام علماء أبحاث Devlin (1994) مع Fisheries & Oceans ، كندا ، في غرب فانكوفر ، كولومبيا البريطانية بتعديل جين هرمون النمو في سلمون كوهو من خلال تطوير بنية جينية تشتق فيها جميع العناصر الوراثية من سلمون السوكي.

نما كوهو المعدلة وراثيا بمعدل 11 مرة أسرع من الأسماك غير المعدلة وأكبر الأسماك 37 مرة أسرع. مستويات هرمون النمو في الأسماك المعدلة وراثيا عالية على مدار السنة ، بدلا من السقوط في فصل الشتاء كما يحدث في سمك السلمون العادي. ديفلين (2001). سمك السلمون المعدل كبير بما فيه الكفاية ليتم تسويقه بعد عام واحد ، على النقيض من السلمون المستزرع القياسي الذي لا يصل إلى حجم السوق لمدة لا تقل عن ثلاث سنوات.

البلطي المعدّل وراثيًا:

ويتم استزراع أسماك البلطي ، التي تعيش في أفريقيا ، في جميع أنحاء العالم على أنها "غذاء الرجل الفقير" ، في المرتبة الثانية بعد الكارب كسمك غذائي من الماء الدافئ ، وتتجاوز إنتاج سمك السلمون الأطلسي (الذي تبلغ قيمته السوقية ضعف إنتاج البلطي). تم تعديل البلطي على نطاق واسع وتعديله كسمكة معدلة وراثيا خاصة بالإنتاج المعزول أو المحتوي.

والبلطي الجيني ، الذي يتم تعديله مع هرمون النمو الخنزير ، له أكبر ثلاثة أضعاف من الأشقاء غير المحورة وراثيا. نما البلطي المعدل وراثيا مع الأنسولين البشري بشكل أسرع من الأشقاء غير المعدلة وراثيا ، ويمكن أيضا أن تكون بمثابة مصدر لخلايا الجزيرة لزرعها للإنسان.

الأسماك المعدلة وراثيا ميداكا:

استخدم عالم الحيوان بوردو موير و هوارد (1999) أسماكًا يابانية صغيرة ، فدعت أويريزياس لاتيبيس medaka لفحص ما يمكن أن يحدث إذا تم تعديل الذكاء المتوسطي مع هرمون النمو من سمك السلمون الأطلسي. وقد أدى إدخال بنية جينية تتكون من هرمون النمو البشري المدفوع بمروج نمو السلمون إلى الميداكا إلى إنتاج الميداكا المعدلة جينيا.

تم قياس قابلية بقاء مجموعات من الأسماك المعدلة والتقليدية في عمر ثلاثة أيام ، وبقيت نسبة أقل من الأسماك المعدلة وراثيا بنسبة 30 في المائة في هذا العمر. وحسب الباحثون أن الذكور الكبيرة لديهم ميزة التزاوج أربع مرات ، استنادا إلى الملاحظات من الميداكا من النوع البري. في تجربة أخرى تم إدخال جينات فراشة الحرير إلى أسماك ميداكا لخلق مقاومة لمسببات الأمراض البكتيرية.

أسماك حمار الوحش المعدلة وراثيا:

تم تعديل سمكة حمار وحشي صغيرة (Bmchydanio rerio) التي تعيش في أحواض السمك ، وراثيا لإنتاج صبغة حمراء الفلورسنت ، ويجري الترويج للبيع كحيوان أليف الحيوانات الأليفة ، و "الأسماك الذهبية".

تسبب السمك الذهبي في ضجة في الولايات المتحدة لأن تنظيم هذه الحيوانات الأليفة المعدلة وراثيا غير واضح ولا يوجد أي من الوكالات التنظيمية الرئيسية: إدارة الغذاء والدواء (FDA) ، وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) أو وكالة حماية البيئة (EPA) ، لديها كانت على استعداد لاتخاذ زمام المبادرة في تنظيم السمكة الذهبية (على الرغم من أن وزارة الزراعة تعامل مع الحيوانات الأليفة).

السمكة الذهبية متاحة للبيع من 5 يناير 2004 بدون موافقة الجهات التنظيمية في الولايات المتحدة (الشكل 43.1).

طور غونغ (2003) أصنافًا جديدة من أسماك الزيبرا. تم التعبير عن ثلاثة بروتينات فلورية "حية اللون" والبروتين الفلوري الأخضر (GFP) والبروتين الفلورسنت الأصفر (YFP) والبروتين الفلوري الأحمر (RFP أو dsRed) تحت محفز mylz2 قوي خاص بالعضلات في خطوط مستقرة من أسماك حمار وحشي معدلة جينيا.

ويمكن رؤية أسماك حمار الوحش المعدلة وراثيا مع الألوان الفلورسنت حية (أخضر ، أصفر ، أحمر أو برتقالي) بروتينات الفلورسنت مع عيون عارية تحت ضوء النهار والأشعة فوق البنفسجية في الظلام. تم عزل البروتين الفلوري الأخضر (GFP) في الأصل من قنديل البحر (Aequorea tictoria).

الشجرة العامة المعدلة وراثيا:

انتقل توماس ت. تشن ، مدير مركز التكنولوجيا الحيوية في جامعة كونيتيكت ، ستورز ، إلى الكارب الشائع من الحمض النووي لهرمون النمو من تروتة قوس قزح ممزوجة إلى سلسلة من فيروس ساركوما الطيور.

تم حقن المادة الوراثية في بيض سمك الكارب الخصيب مع حقن مكروي. نما الجيل الأول من الأسماك المعدلة وراثيا بنسبة 20 إلى 40 ٪ أسرع من إخوتهم غير المعدلين. كما يقوم تشن بتطوير سمك السلور المعدّل وبلطيًا وسمك الجهير المخطط وسمك السلمون المرقط والسمك المفلطح.

وقد طورت زميلة الأبحاث آيمي ج. نيكولز والبروفيسور ريكس دونهام (1999) في قسم المصايد وتربية الأحياء المائية في جامعة أوبورن ، أوبورن ، آلا ، أسماك المبروك المعدلة وراثيا التي تنمو بنسبة 20 إلى 60٪ أسرع من الأصناف المستزرعة القياسية.

وهم يستخدمون الحقن المجهري وال electroporation لحقن نسخة أخرى من جين هورمون نمو الأسماك في بيض الأسماك الخصبة. يتم تحفيز نمو الكارب والقرموط الناتج الناتج عن زيادة هرمون نمو الأسماك.

في الهند ، بدأ البحث في الأسماك المعدلة وراثيا في جامعة مادوراي كاماراج (MKU) ، ومركز البيولوجيا الخلوية والجزيئية (CCMB) ، وحيدراباد وكلية موتا الوطنية ، كولام مع هياكل مستعارة من العلماء الأجانب.

تم إنشاء أول سمكة هندية معدلة وراثيا في MKU في عام 1991 باستخدام بنى مستعارة. طور عالم في الهند تكاثر تجريبي من أسماك الروهو ، وأسماك الزرد ، وسمك السلور وأسماك الغناء.

أصبحت الجينات والمروجين والناقلات من أصل أصلي متاحة الآن لنوعين فقط ، هما الروهو والفنجي للنمو الهندسي. أثبتت روهو المعدلة جينيا التي تم إنتاجها مؤخرا من بناء السكان الأصليين في جامعة مادوراي كاماراج أنها أكبر بأربع مرات من الأشقاء. هذه الروهو المعدلة جينيا تصل إلى 46 إلى 49 غراما من وزن الجسم خلال 36 أسبوع من ولادتها.

لصناعة السيارات في Transgenesis:

يركز العلماء الهنود على تطوير الأسماك المعدلة وراثيا من خلال التحول التلقائي لصناعة السيارات والذي ينطوي فقط على زيادة نسخ من جينات هرمون النمو الموجودة في الأسماك بدلا من التحويل التوليفي الذي يرقى لنقل الجينات من أنواع مختلفة.

الزيادة في نمو جينات homone يؤدي إلى زيادة في محتوى اللحم. يشعر العلماء الهنود أن التحول التلقائي لصناعة السيارات أكثر أمانًا وأقل إثارة للجدل. وفقا ل TJ Pandian من مدرسة العلوم البيولوجية في جامعة Madurai Kamaraj ، فإن وقت التوليد لمعظم أنواع الأسماك هو أقصر وتيرة التكاثر أعلى نسبيا.

يمكن أن تنتج أنثى واحدة عدة مئات أو ألف بويضة ، وبالتالي توفر عددا أكبر من البيض المتطابق جينيا. إلى جانب ذلك ، فإن الميزة الأهم هي أن التسميد خارجي ويمكن التحكم فيه بسهولة عن طريق التلاعب التجريبي.

وفقا لبانديان ، "كان محدودية توافر الجينات المحورة من الأصل السمكي العقبة الرئيسية في إنتاج الأسماك المعدلة وراثيا. ومع ذلك ، مع التقدم في البيولوجيا الجزيئية ، أكثر من. تم عزل 8500 جين و cDNA من أصل السمكي ، وتميزت واستنسخت في العالم ".

السيطرة على الثقافة من الأسماك والأعلاف المحورة جينيا:

الثقافة التجارية في البركة فعالة في الكارب والبلطي ، ولكنها أكثر صعوبة مع سمك السلمون والسلمون المرقط. وفي الوقت الحالي ، تعد استزراع الأحواض المائية مناسبًا للكارب والبلطي لأن الأسماك نباتية وسمك السلمون آكلة اللحوم والسلمون يعتمد على نظام غذائي من الأسماك ومساحيق السمك ، ولكن المخزون العالمي من الأسماك التي يتم تلقيمها قد تضاءل ويجب العثور على بدائل مناسبة من لحوم الخضروات.

لا يمكن للسالمون الأطلنطي (كالأعشاش العادية في الماء البارد) أن يزدهر على نظام غذائي لزيوت بذور اللفت ، لكن السمك يمكن أن يحقق النضج إذا انتهى بزيوت السمك لمدة 20 أسبوعًا على الأقل قرب نهاية دورة النضج.

يقترح زيت بذر اللفت المعدلة وراثيا مع تعزيز إنتاج الأحماض الدهنية سلسلة طويلة لتكون بمثابة تغذية لأسماك البرك المستزرعة. كما أن جرعة الكانولا المعدلة جينياً المتوافقة مع الغليفوسات قد أعلنت بشكل كبير معادلة الكانولا غير المعدلة وراثياً كعلف لتراوت قوس قزح.

تكنولوجيا نقل الجينات لتطوير الأسماك المحورة جينيا:

الأساليب الأكثر شيوعا في التكنولوجيا الحيوية السمكية هي التلاعب بالكروموسوم والعلاج بالهرمونات ، والتي يمكن إنتاجها ثلاثية الصبغيات ، رباعي الصيغة الصبغية ، أحادية الصبغة ، أحادية التوالد ، والسمنة الأندروجينية.

طرق أخرى شعبية لنقل الجينات في الأسماك هي microinjection ، electroporation من الحيوانات المنوية ، electroporation من البيض وحضانة الحيوانات المنوية. فيما يلي الخطوات الرئيسية في نقل الجينات لتطوير الأسماك المعدلة وراثيا.

A. إعداد الحمض النووي البناء:

يجب أن يكون الجين المرغوب أن يكون جينًا أو جزيء دنا مأشوبًا ، والذي يتم إنشاؤه في البلازميد الذي يحتوي على عنصر مُحسِّن مُحسِّن مناسب وتسلسل DNA أساسي.

عادة ما يتم إدخال الجينات الأجنبية مع إشارات وراثية قوية ، و / أو محفزات و / أو معززات ، والتي تمكن من التعبير عن الجينات الأجنبية على مستويات عالية جدا باستمرار (أو بشكل تأسيسي) ، ووضع هذه الجينات بشكل فعال خارج التنظيم الأيضي الطبيعي للخلية ، و الكائن المعدّل وراثيًا الناتج عن الخلية المحولة.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الجينات المحورة:

(1) كسب وظيفة:

هذه الجينات المعدلة قادرة على زيادة وظيفة معينة في الفرد المعدل وراثيا بعد تعبيرها. على سبيل المثال جينات هرمون النمو من الثدييات والأسماك ترتبط بعناصر المحفز المعزز المناسبة وتتابع الحمض النووي الهيكلي لإنتاج الحمض النووي transgene.

ويزيد هذا الهرمون GH transgene عند التعبير عنه لدى الأفراد المحولين جينيا إنتاج هرمون النمو مما يؤدي إلى نمو محسّن للحيوان المحول وراثيا.

(2) وظيفة المراسل:

هذه الجينات المعدلة قادرة على تحديد وقياس قوة عنصر المروج المعزز.

(3) فقدان الوظيفة:

لم يتم استخدام هذا الجينات المعدلة بعد لتعديل الأسماك المعدلة وراثيا. وتستخدم هذه الجينات المعدلة للتداخل مع التعبير عن الجينات المضيفة. ترتبط عناصر المروج المحسن للجينات المعدلة بجين هرمون النمو في الأسماك.

ومن ثم فإن الأسماك المحورة جينيا تحتوي على سلاسل إضافية من الحمض النووي المستمدة أصلا من نفس الأنواع. ثم يتم إدخال البناء الجيني إلى البويضة الملقحة أو الجنين ، بحيث يتم ربط الجينات الوراثية بجينوم كل خلية بيضة أو جنين.

نقل الجينات بواسطة Microinjection:

Microinjection هي التقنية الأكثر نجاحًا واستخدامًا على نطاق واسع لنقل الجينات في الأسماك. أسلوب واحد من تقنية microinjection ينطوي على استخدام إبرة الحقن غرامة لإدخال الحمض النووي إلى موقع القطع في الخلية. بينما تفعل ذلك فإنها تدمر تلك الخلايا التي هي على اتصال مباشر مع الحمض النووي المحقون.

لضمان دمج الحمض النووي يجب أن يتم حقنه على الخلايا القريبة من موقع القطع. يتكون جهاز الحقن من جهاز تشريح stereomicroscope واثنين من micromanipulators ، واحد مع إبرة صغيرة الزجاج لتقديم الجينات المعدلة وغيرها مع micropipette لعقد الجنين الأسماك في مكانها (الشكل. 43.2).

نجاح تقنية microinjection يعتمد على طبيعة chorion البيض. ويسهل الكورون الناعم المكورات الدقيقة في حين تحد الكوريون السميك القدرة على تصور الهدف لحقن الحمض النووي. في العديد من الأسماك (سمك السلمون الأطلسي وسمك السلمون المرقط قوس قزح) يصبح تشقق البيض قاسيًا وصعبًا بعد الإخصاب أو الاتصال بالماء ويوفر صعوبة في حقن الحمض النووي.

ولكن استخدام الطرق التالية يمكن أن يحل هذه المشكلة:

(1) عن طريق استخدام micropyle (فتحة على سطح البيض لدخول الحيوانات المنوية أثناء الإخصاب) لإدخال إبرة الحقن.

(2) باستخدام المجهرية لجعل فتح على المشيماء.

(3) من خلال هضم المشيماء مع الانزيمات.

(4) باستخدام 1mM الجلوتاثيون لبدء التسميد والحد من صلابة المشيماء.

(5) عن طريق الحقن المباشر للبيض غير المخصبة.

وهناك أسلوب آخر لنقل الجينات هو microinjection داخل النووي ، والذي يتضمن أسلوبًا فيزيائيًا مباشرًا باستخدام إبرة دقيقة لتوصيل دنا إلى خلية أو حتى نواة.

لتسهيل معدل بروبلاست microinjection مع جدار الخلية إصلاحه جزئيا قد تعلق على دعم قوي مع الركيزة المحددة اصطناعيا دون ضرر للخلايا. قد يكون الدعم الصلب إما من خلال غطاء زجاجي أو شرائح.

خطوات تقنية Microinjection:

(1) يتم تخزين البيض والحيوانات المنوية المرغوبة بشكل منفصل في الظروف المثلى.

(2) إضافة الماء والحيوانات المنوية وبدء التسميد.

(3) بعد عشر دقائق من الإخصاب ، يتم dechorionated البيض عن طريق التريبسين.

(4) يتم حقن البويضات المخصبة بالحمض النووي المطلوب خلال بضع ساعات من التخصيب. يتم إطلاق الحمض النووي في وسط القرص الجرثومي إلى أول انشقاق في بيض dechorionated. الوقت المتاح لل microinjection هو 25 دقيقة الأولى وهذا أيضا بين الإخصاب والانشقاق الأول.

(5) بعد حقن microinjection يتم تحضين الأجنة في الماء حتى يحدث الفقس.

يبدو أن معدلات البقاء على قيد الحياة لأجنة الأسماك الدقيقة هي حوالي 30-80 ٪ تبعا لأنواع الأسماك.

مزايا تقنية Microinjection:

هذه التقنية لديها مزايا التالية:

(1) يمكن تسليم الكمية الأمثل من الحمض النووي في كل خلية ، مما يزيد من فرص التحول التكاملي.

(2) إن توصيل الحمض النووي دقيق ، حتى في نوى الخلية المستهدفة مرة أخرى يحسن فرص التحول التكاملي.

(3) يمكن حقن هيكل صغير.

(4) إنه نهج فيزيائي مباشر ، ومن ثم فهو عبارة عن مجموعة مضيف مستقلة.

عيوب تقنية Microinjection:

(1) يمكن حقن خلية واحدة في وقت واحد ، وبالتالي فهي تستغرق وقتا طويلا.

(2) إنه يتطلب أدوات متطورة ومهارات متخصصة.

(3) يقيد الوقت الجنيني المحدود الحقن في المزيد من البيض ومعدل التحويل المنخفض.

جيم نقل الجينات بواسطة electroporation:

إنها طريقة بسيطة وسريعة وفعالة ومريحة لنقل الجينات. تتضمن هذه الطريقة نبضة كهربائية لتوصيل الدنا إلى الخلايا (الشكل 43.3). تتعرض الخلايا لصدمة كهربائية قصيرة ، مما يجعل غشاء الخلية منفذاً مؤقتاً للحمض النووي.

يتم وضع جزء الحمض النووي المرغوب في اتصال مباشر بغشاء البروتوبلاست ، والذي يدخل في الخلية عند حدوث صدمة كهربائية. قد يتم إنشاء حفرة نتيجة لذلك واستقرارها من قبل مواتية
تفاعل ثنائي القطب مع المجال الكهربائي.

يتضمن Electroporation سلسلة من النبضات الكهربائية للتغلغل في غشاء الخلية ، مما يسمح بدخول الحمض النووي إلى بيض مخصب. معدل دمج الحمض النووي في الجنين electroporated هو أكثر من 25 ٪ هو المعدل على قيد الحياة ، وهو أعلى قليلا بالمقارنة مع تلك microinjected.

مزايا تقنية Electroporation:

(1) يسمح بدخول متزامن لبنية الحمض النووي.

(2) هو أكثر ملاءمة لهذه الأنواع ، والتي لديها بيض صغير جدا ل microinjection.

(3) لا تتطلب هذه الطريقة مهارة متخصصة.

D. التجمد نظام نقل البروتين الجينات:

العديد من مياه البحر الجليدية التي تسكن في المناطق القطبية تنتج بروتينات سكرية مضادة للتجمد (AFGPs) أو بروتينات مضادة للتجمد (AFP) في مصلتها لحمايتها من التجمد. هذا البروتين يقلل من درجة حرارة التجميد من الحل دون تغيير درجة حرارة الانصهار.

التباطؤ الحراري ، والفرق بين درجة حرارة التجمد وذوبان ، هو خاصية فريدة من نوعها لهذه البروتينات. وقد ثبت أن AFP و AFGP ترتبط بلورات الثلج وتمنع نمو بلورة الجليد.

على الرغم من خصائص التجمد المماثلة ، فإن هذه البروتينات مختلفة تمامًا في هياكل البروتين. هناك نوع واحد من AFGP وثلاثة أنواع من AFP. كما تم الإبلاغ عن النوع الرابع من وكالة الأنباء الفرنسية في القرون الأسطورية.

سالمو سلمون الأطلسي ، سالمو سالار ، يفتقر إلى أي من هذه الجينات (AGFPs) أو الجينات (AFP) ، وغير قادر على البقاء في درجة حرارة مياه البحر دون الصفر. عدم القدرة على تحمل درجة الحرارة أقل من 0.6 - درجة مئوية إلى - 0.80 درجة مئوية هي واحدة من المشاكل الرئيسية لاستزراع الأقفاص البحرية في الساحل الشمالي الأطلسي. وقد طور هيو وزملاؤه أسماك السلمون الأطلنطية المقاومة للتجمد التي تحتوي على جينات AFP أو AFGP باستخدام تكنولوجيا نقل الجينات.

وقد استخدموا استنساخ الجينوم (2A-7) الذي يرمز إلى النوع الرئيسي من الكبد (wflafp-6 ، المعروف سابقاً باسم (HPLC-6) من السمك المفلطح الشتوي (Pleuronectus amaricanus) الذي تم استخدامه كمرشح لنقل الجينات.

تنتمي شركة FLRER FLILL إلى النوع I AFP الذي هو عبارة عن polypeptides صغير وعالي المحتوى alanine و helical. Flounder AFPs هي عائلة متعددة الجينات من 80-100 نسخة تشفر اثنين من الأشكال الإسوية المختلفة ، وهي نوع الكبد ونوع الجلد AFP.

يتم توليف الكبد نوع مثل أ أ ف ب مثل wflAFP-6 أو wflAFP-8 (HPLC-8) ، حصرا في الكبد كما Prepro. على النقيض من التعبير عن الجلد من نوع AFPs ، بما في ذلك wfsAFP-2 و wfsAFP-3 ، يتم التعبير عنها على نطاق واسع في العديد من الأنسجة الطرفية مثل وكالة فرانس برس ناضجة بين الخلايا.

E. نقل هرمون الجينات النمو:

طور العلماء مؤخرا نموذج هرمون النمو "كل الأسماك" . وقد قاموا باستنساخ وتسلسل الكارب العشبي وكارب الكارب الشائع (anhydrase) الكربوني وجين هرمون النمو Hew et al.، (1992). وقد تم ربط المروج المعتمد على جراثيم (CA) (beta-actin) بحمض نمو كارب الحشائش (cDNA) لتشكيل ناقل عالي الكفاءة يسمى pCAZ.

باستخدام جينات CAT كجينات مستقبلية ، تم حقن هرمون نمو الكارب العشبي لـ pCA في الكارب الشائع المخصب وغير المنشط عبر الميكروب ، مما أدى إلى إنتاج الكارب المعدّل وراثياً "كل الأسماك". تم الكشف عن وجود الجينات المعدلة عن طريق PCR النسخ العكسي والنطفة الشمالية. أظهرت هذه الأسماك المعدلة وراثيا حوالي 137 ٪ معدل نمو مرتفع من السيطرة.

F. نقل الجينات المقاومة للأمراض:

في الصين ، قام العلماء بتجريب أحد الجينات التي تسهم في مقاومة فيروس النزف الحشائش (GCHV). تم استنساخ 11 شظية مختلفة من بروتينات الجينات المعزولة من الترجمة في المختبر باستخدام شظايا جين جينوم مفردة جينومية.

بناء على معلومات من بروتين capsid SP6 و SP7 gene cDNA ، تم توليف 3 oligonucleotides وصهرها مع محفز SV40 MT ونقلها إلى الخلايا القاتلة الناجم عن سيتوكين الحشائش (CIK) عبر ناقل التعبير المبني و transfected مع GCHV. وأشارت النتيجة إلى أن الوفيات انخفضت بأمر واحد بعد تحدي الفيروس.

تطبيقات الأسماك المعدلة وراثيا:

يمكن استخدام الأسماك المحورة وراثياً بشكل أفضل للأغراض التالية:

(1) لزيادة إنتاج الأسماك لتلبية الزيادة بسبب الطلب على الغذاء بسبب الزيادة في عدد سكان العالم.

(2) لإنتاج المنتجات الصيدلانية والصناعية الأخرى من الأصل السمكي.

(3) لتطوير أنواع الأسماك توهج المحلية المعدلة وراثيا لحوض السمك.

(4) وأجهزة الاستشعار البيولوجية للأسماك لرصد التلوث المائي.

(5) لعزل الجينات والمروجين وتركيب التركيبات الجينية الفعالة.

(6) للبحوث في الخلايا الجذعية الجنينية وإنتاج الأجنة في المختبر.

(7) لإنتاج بروتين مانع للتجمد.

الاهتمامات البيئية حول الأسماك المعدلة وراثيا:

وتشمل الشواغل البيئية الأولية حول إطلاقات الأسماك المحورة جينيا ، على سبيل المثال ، التنافس مع المجموعات البرية ، وحركة الجينات الوراثية في تجمع الجينات البري ، والاضطرابات البيئية بسبب التغيرات في الفرائس وغيرها من المتطلبات المتخصصة في التنوع الجيني مقابل السكان البرّيين.

السمكة المعدلة وراثيا يمكن أن تهدد المجتمعات البرية:

غرب لافاييت ، الهند - اكتشف باحثون من جامعة بوردو أن إطلاق أسماك محورة جينيا إلى البرية قد يدمر السكان الأصليين حتى إلى حد الانقراض. يمكن أن تشكل الأسماك المعدلة وراثياً تهديدًا كبيرًا للحياة البرية المحلية.

يقول موير: "عادة ما تكون الأسماك المعدلة وراثيًا أكبر من المخزون المحلي ، وهذا يمكن أن يمنح ميزة في جذب الزملاء". "إذا ، كما هو الحال في تجاربنا ، فإن التغيير الجيني يقلل أيضًا من قدرة الذرية على البقاء ، ويمكن للحيوان المحول جينياً أن يولد تجمُّعًا بريًا في 40 جيلًا".

على الرغم من أنه في مرافق الأبحاث الكندية ، يتم اتخاذ الاحتياطات المتطورة لمنع إطلاق الأسماك المعدلة وراثيا في البيئة. غالباً ما يتم تربيتها في أحواض مغطاة بشباك لإبعاد الطيور. تحيط بها الأسوار الكهربائية للحفاظ على muskrats ، الراكون ، والبشر. وتم تزويد المنافذ بمصارف مجوفة لمنع فقدان الأسماك الصغيرة أو البيض.

انسياب الجينات:

إن أحد المخاوف البيئية الأكبر التي تثيرها الأسماك المحورة جينيا هو احتمال أن الأنواع المولدة وراثيا التي يتم تربيتها في أقلام المياه المفتوحة سوف تفلت وتنتشر سمات جديدة في النظام البيئي عن طريق التزاوج مع الأقارب البرية ، وهي عملية بيولوجية تُعرف باسم "تدفق الجينات".

يعتبر تدفق الجينات بين الأسماك المحورة جينيا أو التي يتم تربيتها بشكل تقليدي والسكان الآبدين من الاهتمامات البيئية ، لأنها قد تشكل تهديدًا للتنوع البيولوجي الطبيعي.

يعتقد بعض الباحثين أن الاختلافات الوراثية التي أُدخلت على الأسماك المحورة جينيا قد تؤثر على صفتها الصافية ، وهو مصطلح علمي يعنى قدرة الكائن على البقاء ونقل جيناته إلى الأجيال القادمة.

إن هذا المفهوم ، أي العوامل التي تؤثر في خصائص مثل صغر الأسماك والحيوية للبالغين ، وعدد البيض الذي تنتجه الأنثى ، والعمر الذي تصل فيه الأسماك إلى مرحلة النضج الجنسي ، يوفر مقياسًا مفيدًا لمناقشة بعض سيناريوهات تدفق الجينات.

وفقا لأحد النماذج العلمية ، إذا هربت الأسماك المعدلة وراثيا وأصحاب الأسماك البرية ، يمكن أن يتبع تدفق الجينات واحدًا من ثلاثة سيناريوهات:

سيناريو التطهير:

عندما يكون صافي اللياقة من الأسماك المعدلة وراثيا أقل من ذلك من أقاربها البرية ، فإن الانتقاء الطبيعي سوف يزيل بسرعة من السكان البرية أي جين (جينات) جديد أدخلته الأسماك المعدلة وراثيا. من الناحية النظرية ، سوف تختفي الأدلة من السمات الجديدة من الأجيال اللاحقة.

سيناريو الانتشار:

عندما يكون صافي اللياقة للأسماك المعدلة وراثياً مساوياً أو أعلى من صافي اللياقة لمزهر بري ، فمن المرجح أن يحدث تدفق الجينات ، وسوف تنتشر جينات الأسماك المعدلة وراثياً عبر السكان البرّيين. وهذا يعني أن الأدلة على الجينوم المعدل جينيا ستستمر في الأجيال اللاحقة.

سيناريو جينة طروادة:

عندما يتم تغيير صافي اللياقة من الأسماك المعدلة وراثيا بحيث أن الأسماك قد عززت نجاح التزاوج ولكن خفضت قابلية البالغين (أي فرص البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة بما يكفي للتزاوج) ، يمكن أن يؤدي إدخال تلك الأسماك إلى السكان البرية إلى انخفاض سريع في السكان البرية.

ومن شأن نجاح التزاوج بشكل أساسي أن يضمن انتشار الجينة الجديدة في جميع أنحاء السكان ، ولكن عدم القدرة على البقاء من شأنه أن يقلل من حجم السكان للأجيال اللاحقة ويحتمل أن يؤدي إلى الانقراض.

كما سيكون لانخفاض عدد الأسماك تأثير ثانوي على الأنواع المائية الأخرى التي تتغذى عليها أو تعتمد عليها. إن السكان غير القادرين على "التحول بنجاح إلى مصدر غذاء آخر ، أو أولئك الذين يعتمدون على البقاء أو الإنجاب بشكل مباشر على السكان المتناقصين ، سوف يعانون أيضاً.

الأنواع الغازية المعدلة وراثيا:

حتى لو لم تتكاثر مع الأقارب البرية ، فإن الأسماك المحورة وراثيا التي تهرب إلى النظم البيئية الطبيعية يمكن أن تكون مصدر إزعاج بيئي من خلال أن تصبح من الأنواع الغازية.

ينشأ هذا الخطر بشكل رئيسي عن تلك الأسماك المعدَّلة وراثياً الممنوحة بجينات جديدة تعمل على تحسين سمات اللياقة البدنية مثل قدرات التربية والقدرة على تحمل الظروف القاسية. إن إنشاء تجمعات أسماك محورة جينيا مزدهرة في نظام إيكولوجي لا توجد فيه أبداً يمكن أن يؤدي إلى تجمُّع مجموعات الأسماك المحلية.

تخفيف المخاطر:

من المهم أن نلاحظ أن مطوري الأسماك المعدلة وراثيا يحاولون الحد من أو القضاء على كل من تدفق الجينات ومخاطر الأنواع الغازية عن طريق تعقيم الأسماك المعدلة وراثيا. التعقيم سهل نسبيا وغير مكلف ولكن معدلات النجاح متغيرة بدرجة كبيرة.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يعقم التعقيم بالضرورة المخاطر البيئية. ويشير العلماء الأكاديميون إلى أن الأسماك العقيمة التي هربت قد تستمر في الانخراط في سلوك التزاوج والبويضات ، مما يعرقل التكاثر في المجتمعات البرية. يمكن لموجات من الأسماك العقيمة المهربة أيضا أن تخلق اضطرابات بيئية حيث يتم استبدال كل مجموعة بمجموعة أخرى قوية بنفس القدر من الأسماك العقيمة المعدلة وراثيا.

قضايا سلامة الأغذية:

وتشمل إحدى القضايا الهامة المتعلقة بسلامة الغذاء مدى امتصاص الأسماك للمواد السموم البيئية وتخزينها ، مثل الزئبق ، والتي يمكن أن تشكل المستويات المرتفعة خطراً على البشر الذين يتناولون الأسماك الملوثة.

ويشعر بعض العلماء بالقلق من أن التغيرات البيولوجية المنفصلة الناجمة عن عملية الهندسة الوراثية قد تمكن الأسماك المعدلة وراثيا من امتصاص السم الذي لا تستطيع السمكة التقليدية امتصاصه أو تحمله على نحو أفضل مستويات أعلى من مادة سامة معروفة بالفعل تسبب القلق.

وقد أعرب بعض العلماء عن قلقهم من أن عملية الهندسة الوراثية يمكن أن تزيد من احتمال الحساسية للأسماك ، خاصة من خلال إدخال بروتينات جديدة لم تكن موجودة من قبل في السلسلة الغذائية.

ومع ذلك ، فمن الممكن أن تشكل الهندسة الوراثية نظامهم الغذائي. وقد واجه محصول النبات المعدلة وراثيا احتجاجا في مختلف البلدان فيما يتعلق بسلامة الغذاء والبيئة. هناك حاجة لتنظيم الحيوانات المعدلة وراثيا للمناقشة.


موصى به

أنواع رواسب المحيطات: الودائع الوخيمة والبيئية
2019
دور ريادة الأعمال في التنمية الاقتصادية
2019
مقال حول علاج السرطان
2019