Perfect 21-nucleotide matches to beneficial fungi are common in canonical antifungal dsRNA targets: an in-silico off-target hazard screen for spray-induced gene silencing
تكشف هذه الدراسة أن أهداف الحمض النووي الريبوزي مزدوج السلسلة (dsRNA) النموذجية لمضادات الفطريات المستخدمة في إسكات الجينات المستحث بالرش تحتوي تكراراً على تطابقات مثالية بطول 21 نيوكليوتيد مع فطريات نافعة، مما يشير إلى خطر كبير من التأثيرات غير المستهدفة تفشل لوائح فحص الشاشة الحالية في اكتشافه.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
لطالما اعتمد المزارعون على توازن الطبيعة الدقيق لحماية محاصيلهم. فعندما يهاجم فطر ضار حقلًا ما، غالبًا ما يلجؤون إلى الفطريات النافعة — وهي حلفاء مجهريون يحاربون الغزاة بشكل طبيعي. وفي السنوات الأخيرة، ظهرت تقنية جديدة لمساعدة هؤلاء الحلفاء: رذاذ مصنوع من الحمض النووي مزدوج الشريعة (dsRNA)، وهو جزيء يعمل مثل مفتاح جيني دقيق. فعندما يُرش هذا الجزيء على النبات، يدخل إلى خلايا فطر ضار محدد ويعطل جينًا حيويًا، مما يؤدي فعليًا إلى إيقاف قدرة الكائن الحي على البقاء. إن الوعد الذي تقدمه هذه الطريقة، المعروفة باسم "إسكات الجينات المستحث بالرش"، هو أنها دقيقة للغاية. ولأن المفتاح الجيني لا يعمل إلا إذا طابق الحمض النووي للآفة تمامًا، فقد اعتقد العلماء أنها ستترك جميع أشكال الحياة الأخرى، بما في ذلك الفطريات المفيدة، دون مساس تمامًا. وقد كان هذا المفهوم هو الأساس لنقل هذه الرشاشات من المختبر نحو الاستخدام التجاري.
ومع ذلك، تشير دراسة جديدة إلى أن افتراض السلامة التامة هذا قد يكون معيبًا عندما يتعلق الأمر بالفطريات. فقد قرر باحثون من جامعة دبرتسن وجامعة الزراعة في فيصل آباد اختبار سلامة هذه الرشاشات ضد الفطريات النافعة ذاتها التي يعتمد عليها المزارعون. وقد ركزوا على الأهداف الأكثر شيوعًا لهذه الرشاشات: وهي الجينات الضرورية لبقاء فطر Fusarium graminearum، وهو ممرض مدمر يهاجم القمح والشعير. وقد طرح الفريق سؤالًا بسيطًا ولكنه حاسم: إذا صممت رذاذًا لإسكات جين في هذا الفطر الضار، فهل يحتوي نفس الرذاذ عن طريق الخطأ على تسلسل جيني يطابق جينًا في فطر نافع؟
ولإيجاد الإجابة، استخدم العلماء طريقة فحص قائمة على الكمبيوتر. فقد أخذوا المخططات الجينية لاثني عشر تصميمًا مختلفًا للرذاذ، والتي استهدفت جينات أساسية مثل تلك التي تبني الجدران الخلوية أو تساعد الفطر على التنفس. ثم قارنوا هذه التصاميم بالمخططات الجينية لسبعة أنواع مختلفة من الفطريات النافعة. وشملت هذه الأنواع عوامل مكافحة بيولوجية شائعة مثل Trichoderma و Metarhizium، والتي تُستخدم على نطاق واسع لحماية المحاصيل، بالإضافة إلى نوع من فطريات التربة التي تساعد النباتات على امتصاص العناصر الغذائية. وبحث الباحثون عن تطابقات بطول عشرين وحرف واحد وعشرين حرفًا بالضبط، وهو طول معروف بقدرته على تفعيل المفتاح الجيني في الفطر.
كانت النتائج مذهلة. فقد احتوى أحد عشر تصميمًا من أصل اثني عشر تصميمًا للرذاذ على تطابق مثالي واحد على الأقل مع جين في فطر نافع. وفي بعض الحالات، كانت التطابقات عديدة. إذ احتوى أحد التصاميم التي تستهدف بروتينًا هيكليًا محددًا في الفطر الضار على 580 تطابقًا مثاليًا مع جينات في الفطريات النافعة. ولم تكن هذه التطابقات أخطاءً عشوائية؛ بل حدثت لأن الفطر الضار والفطريات الجيدة هم أقارب وثيقون في شجرة الحياة. فهم يتشاركون نفس الجينات الأساسية، ولأن تلك الجينات تغيرت قليلاً على مر ملايين السنين، فإن تسلسلاتها الجينية متطابقة تقريبًا. ووجدت الدراسة أن تصميمات الرذاذ كانت أكثر عرضة لتفعيل المفاتيح الجينية في الفطريات النافعة التي تعد الأقرب قرابة للآفة.
كما بحث الباحثون فيما إذا كان من الممكن حل هذه المشكلة عن طريق تغيير موقع التصميم على الجين. وبالنسبة لبعض الجينات المستهدفة، وجدوا أنه من الممكن اختيار قسم من الجين لا يحتوي على أي تطابقات في الفطريات النافعة. وقد وُجد أن جينًا محددًا، وهو CYP51C، آمن تمامًا، حيث لا توجد به أي تطابقات على الإطلاق. ومع ذلك، بالنسبة لجينات أخرى، مثل الجين الذي يشفر البروتين الهيكلي المذكور سابقًا، كان كل قسم ممكن من الجين يحتوي على تطابق خطير. وهذا يعني أنه بالنسبة لبعض الأهداف، من المستحيل حاليًا تصميم رذاذ لن يؤثر بالخطأ على هؤلاء الحلفاء النافعين.
ومن المهم ملاحظة أن هذه الدراسة حددت خطرًا محتملاً، وليس كارثة مؤكدة. فالعثور على تسلسل جيني مطابق يشبه العثور على مفتاح يناسب قفلًا؛ وهذا لا يعني أن المفتاح قد تم تدويره أو أن الباب قد فُتح. فمسأًلة ما إذا كان الرذاذ سيضر بالفعل بالفطريات النافعة في الحقل الحقيقي تعتمد على عوامل أخرى كثيرة، مثل ما إذا كانت الفطريات تستطيع امتصاص الرذاذ، وما إذا كان الرذاذ سيبقى لفترة كافية في التربة، وما إذا كانت الفطريات تمتلك الآليات الداخلية للاستجابة له. لم تختبر الدراسة هذه الظروف الواقعية. ومع ذلك، تسلط النتائج الضوء على فجوة كبيرة في اختبارات السلامة الحالية. إذ لا تتضمن الإرشادات التنظيمية لهذه الرشاشات الفطريات النافعة في فحوصات السلامة الخاصة بها، مما يعني أنه تم التغاضي عن هذه التطابقات المحتملة.
وتخلص الدراسة إلى أنه بينما تحمل هذه التقنية وعدًا كبيرًا، فإن الافتراض بأنها آمنة تلقائيًا لجميع الفطريات هو أمر غير صحيح. فالعلاقة الوثيقة بين آفات المحاصيل والفطريات النافعة تعني أن الرذاذ المصمم لقتل أحدهما يمكن أن يحمل بسهولة التعليمات الجينية لإسكات الآخر. ويقترح الباحثون أنه قبل الموافقة على استخدام هذه الرشاشات على نطاق واسع، يجب فحصها مقابل المخططات الجينية للفطريات النافعة التي يعتمد عليها المزارعون. ومن خلال القيام بذلك، يمكن للعلماء إعادة تصميم الرشاشات لتجنب هذه التطابقات العرضية، مما يضمن أن الأدوات المستخدمة لحماية المحاصيل لن تضر دون قصد بالحلفاء الطبيعيين الذين يحافظون على صحة التربة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.