امنیت جهانی غذا در رمزهای ژنتیک گندم

بر اساس داده‌های با ارزشی که انتشار عمومی‌ آن توجه زیادی را به خود معطوف ساخته است، توالی‌های ژنوم استخراج شده مرکب از 5 خوانش سرتاسری از یک واریته (گونه) گندم مرجع است و برای دانشمندان و متخصصان اصلاح نباتات دستیابی به 95 درصد از کل ژن‌های گیاه گندم را به ارمغان آورده است. به گفته دانشمندان این پروژه تحقیقاتی در زمره بزرگ‌ترین پروژه‌های ژنومی ‌است که تاکنون در دستورکار قرار گرفته و انتظار می‌رود انتشار عمومی‌ سریع داده‌های آن به نحو چشمگیری موجب شتاب بخشیدن بهره‌گیری از این اطلاعات با ارزش از سوی مراکز تحقیقاتی و شرکت‌های فعال در زمینه اصلاح نباتات محصول راهبردی گندم شود.

این گروه تحقیقاتی را محققان طراز اولی از دانشگاه‌های لیورپول، بریستول و مرکز تحقیقات جان اینز از موسسه تحقیقات علوم زیستی و زیست فناوری انگلستان تشکیل می‌دهند. به گفته پروفسور ادواردز از اعضای برجسته این پروژه، ژنوم گندم 5 بار بزرگ‌تر از ژنوم انسان است و از این رو برای دانشمندان همواره چالشی عظیم را مطرح کرده است. توالی‌های این ژنوم ابزار توانمند و مهمی‌ برای محققان و متخصصان اصلاح نباتات به شمار می‌رود و با دسترس عموم قرار دادن داده‌های به دست آمده مطمئن می‌شویم پژوهش حاضر گسترده‌ترین تاثیر ممکن را در بر داشته باشد. توقع تبعات ارزشمند این پژوهش و البته انتشار عمومی ‌داده‌های آن در حالی از سوی دانشمندان عنوان می‌شود که وزیر علوم و دانشگاه‌های انگلیس نیز از سطح بالای این دستاورد و نقش کشور متبوعش برای تلاش‌های جهانی در جهت ارائه نقشه کامل ژنوم گندم خبر می‌دهد و همسو با دیگر صاحب‌نظران کشاورزی معتقد است با استفاده از فناوری توالی بندی ژنی توسعه یافته کنونی، توانمندی لازم برای بهبود و اصلاح محصولات آینده از راه تسریع سهل‌تر مکانیزم‌های اصلاح نبات سنتی فراهم شده است و اکنون بهتر از هر زمان دیگری می‌توان برای انتخاب ارقامی‌ که بتوانند در شرایط چالش برانگیز سربلند بیرون بیایند سراغ مهندسی اصلاح نباتات زراعی را گرفت.

اما این داده‌های ژنومی‌ منتشر شده در یک قالب یا فرمت خام قرار دارند و مرکب از خوانش‌هایی از توالی ژنوم گندم به صورت حروف هستند که کد ژنتیکی را به نمایش می‌گذارند. درواقع رونوشت کاملی از این ژنوم نیازمند قرائت‌های سرتاسری بیشتر، کار و تحقیق چشمگیر در مورد تفسیر و علامت نویسی و نهایتا سرهم‌بندی و تجمیع داده‌ها به سوی کروموزم‌هاست. محققان برای این که بتوانند برنامه‌های توالی‌بندی سریع و در مقیاس بزرگی همچون این کار را به لحاظ فنی پیاده کنند از فناوری پیشرفته خط مشی برنامه‌نویسی توالی‌بندی ژنومی‌ بهره گرفته‌اند که پیش از این در تحقیقات دهه 1990 از سوی مرکز پژوهش‌های علوم زیستی و زیست فناوری در انگلستان به اجرا گذاشته شده بود. البته بخش عمده کار توالی‌بندی صورت گرفته برای این پروژه خاص با استفاده از خط‌مشی توسعه یافته در آمریکا موسوم به 454 به اجرا درآمده است.

محققان در توصیف نتایج شاخص این پژوهش معتقدند اکنون و با آشکار شدن داده‌های توالی ژنومی‌این واریته مرجع که گندم بهاره چینی نام دارد، امکان اثبات وجود تفاوت‌های بین واریته‌هایی با خصوصیات مختلف فراهم خواهد شد. از طرفی با درک اختلافات ژنتیکی میان واریته‌هایی با صفات مختلف می‌توانیم دست به توسعه ارقام جدیدی از گندم بزنیم که نه‌تنها توانایی حریف شدن در مقابل خشکی و شوری را دارند، بلکه قادر به تولید عملکردهای بیشتری نیز هستند. چنین دستاورد ارزشمندی کمک شایانی به حفظ امنیت غذایی ساکنان زمین خواهد کرد، ضمن این که نباید از مزایای رقابتی و انحصاری که این دانش برای کشاورزان و مهندسان اصلاح نباتات به ارمغان می‌آورد غافل شد.

این داده‌های جدید توانسته نظر کارشناسان و صاحبنظران حوزه کشاورزی و مهندسی ژنتیک را به خود جلب کند تا جایی که مهر تایید آنها بر کارایی قابل توجه و نقش تعیین‌کننده این داده‌ها در شکستن مرزهای نوینی از دانش مهندسی کشاورزی و اصلاح نباتات را به دنبال داشته است. آنها معتقدند داده‌های توالی ژنوم استخراج شده از گندم می‌تواند از سوی دانشمندان و مهندسان اصلاح نباتات برای توسعه واریته‌های جدید از طریق تسریع فرآیندهای فعلی دو رگ‌گیری یا سایر فناوری‌ها مورد استفاده واقع شود و تحول نوینی در عرصه تولید ارقام پرمحصول و مقاوم ایجاد کند. در همین خصوص پروفسور بیوان، عضو شورای هماهنگی کنسرسیوم بین‌المللی توالی‌بندی ژنوم گندم معتقد است دامنه پوشش این توالی به دست آمده می‌تواند شالوده و زیربنای کاری مهمی‌ را برای تمامی تلاش‌ها و اقدامات بین‌المللی فراهم کند که هدف همگی تولید توالی ژنومی‌ کاملی از گندم ظرف چند سال آینده خواهد بود.

از سوی دیگر پروفسور داوکل، مدیرعامل مرکز تحقیقات علوم زیستی و زیست فناوری در انگلستان که سازمان متبوعش متولی اجرای این پروژه بوده است درخصوص ابعاد بین‌المللی و غذایی این دستاورد معتقد است، خیزهای کوتاه‌مدت اخیر قیمت‌ها در بازار گندم بخوبی نشان داده است که نظام غذایی ما تا چه حد نسبت به شوک‌ها و کمبودهای بالقوه جهانی آسیب‌پذیر بوده است. وی همسو با برخی از صاحبنظران مساله نظام جهانی غذا معتقدند بهترین راه برای پشتیبانی امنیت غذایی جمعیت دنیا بهره‌گیری از راهبردهای پژوهشی نوین برای درک این هدف مهم است که چگونه می‌توانیم افزایش‌های پایداری را در عملکرد محصولات زراعی، بویژه زیر سایه سنگین تغییرات اقلیمی‌ به ثمر بنشانیم.

با این اوصاف بهترین ابزار کاری که اکنون به دست آمده همین توالی‌بندی ژنوم این رقم ویژه است که در نوع خود یک راهبرد کاملا تعیین‌کننده و حیاتی به شمار می‌رود. درواقع اکنون و با شناختی که از این توالی‌های ژنومی‌مطرح می‌شود، امکان شناسایی بهترین توالی‌های ژنتیکی برای مهندسان اصلاح نباتات فراهم خواهد شد تا از آنها به عنوان نشانگر و شاخص‌های تعیین‌کننده در برنامه‌های دو رگ‌گیری سریع استفاده کنند. در سال‌های اخیر فناوری‌های ژنتیکی و بویژه ژنوم محور تا جایگاهی پیشرفت کرده است که دانشمندان در حال حاضر قادر به تولید داده‌های توالی برای گیاهانی با ژنوم‌هایی به بزرگی گندم و با سرعتی غیرقابل تصور نسبت به همین چند سال گذشته هستند و صد البته به رغم وجود موانع چشمگیر و متعددی که ما هنوز برای تفسیر کامل و فهم این داده‌ها با آن روبه‌رو هستیم، نباید غافل شد که این دستاورد بسیار مهم و هیجان‌برانگیزی برای حال و آینده دانش بشری است.