منشأ وتطور الهندسة الوراثية

جاءت الهندسة الوراثية كمحصلة طبيعية لثورتين علميتين، هما: ثورة اكتشاف أسرار المادة الوراثية DNA، وثورة اكتشاف إنزيمات التحديد Restriction enzymes التى تقوم بقص الـ DNA فى مواقع محددة. وبدأت الثورة الأولى عندما اكتشف العلماء أن الحمض النووى DNA هو المادة الوراثية، ثم اكتشاف تركيبه الكيميائى (عبارة عن شريطين متكاملين من السكر والفوسفات والقواعد النيتروجينية الأربع وهى: الأدينين والجوانين والسيتوسين والثيامين).

ويأخذ هذان الشريطان شكل الحلزون، وهناك نقاط معينة فى هذين الشريطين تلتقى كل منها بالأخرى، وكل شريط يحمل المعلومات الكاملة اللازمة للتحكم فى بناء البروتينات اللازمة لتوجيه المعلومات الحيوية، التى يؤدى مجموع تفاعلها فى النهاية إلى تكوين الكائن الحى وقيامه بوظائفه الحيوية المختلفة. ثم تبعه اكتشاف أسرار الشفرة الوراثية (وهى تتابع القواعد النيتروجينية فى كلمات وجمل تقوم بتخزين المعلومات الوراثية فى لوح محفوظ مسئول عن حياة الكائن الحى من الإنبات حتى الممات، وهى الجينات) وفك رموزها. وبذلك استطاع أن يقرأ شفرة كل جين ويتعرف عليها، ثم استطاع تخليقها معملياً، أو الحصول عليها من استخلاص الـ DNA من أى كائن حي، أو حتى الفيروسات، ثم بعمليات الجراحة الوراثية يقوم بإعادة ترتيبها فى شفرات.
وفيما يلى أهم القفزات والاكتشافات والثورات العلمية التى كان لها الفضل فى منشأ وتطور الهندسة الوراثية، وكذلك بعض الإنجازات التى كانت بعيدة حتى عن الخيال.
1866م :
أجرى الراهب النمساوى “جريجور يوهان مندل” تجارب على نبات البازلاء من خلال عمليات التهجين، وتوصل إلى مجموعة من القوانين لتفسير وراثة الخصائص البيولوجية فى الكائنات الحية، ولكن نتائج تجاربه لم تنشر.
1900 م :
أعاد كل من دى فريز وباستون وآخرون اكتشاف قوانين مندل فى علم الوراثة ثم نشرها فى دورية تصدرها جمعية محلية فى النمسا.
وقد كانت جهود هؤلاء العلماء هى الخطوة الأولى التى بدأها علماء البيولوجيا فى التطوير المعاصر فى علم الوراثة، والتى حولت هذا العلم إلى علم تجريبى دقيق.
1903 م :
افترض “ستون” أن الجينات تقع على الكروموسومات.
1910 م :
أثبتت تجارب “مورجان” أن الجينات تقع على الكروموسومات.
1911 م :
اشتق “جوهانسين” المصطلح العلمى “جين” “Gene”.
1918 م :
ظهر المصطلح العلمى التقنية البيولوجية” “Biotechnologie”. باللغة الألمانية
1922 م :
أعد “مورجان” أول خريطة للجينات الموجودة على كروموسومات حشرة الفاكهة. (الدوروسوفيلا Drosophila).
1928 م :
بداية تجارب التحويل الوراثى Genetic transformation فى البكتريا. وتعتبر هذه التجارب حجر الأساس للهندسة الوراثية فى صورتها الحديثة.
1933 م :
نشرت أول قصة خيال علمى عن الهندسة الوراثية “عالم جديد شجاع:
“Brave new world” للكاتب “الدوس هكسلى”.
1938 م :
ظهور المصطلح العلمى “البيولوجيا الجزيئية” “Molecular Biology”.
1943 م :
ظهور نظرية “جين لكل إنزيم” التى ربطت الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة. وهى تعرف باسم نظرية “فعل الجين”.
1944 م :
أثبت كل من أفرى وكلود وماكارتى أن الجينات تتركب من الحمض النووى الريبوزى المختزل DNA.
1948 م :
ظهور المصطلحين العلميين “الهندسة الكيميائية Chemical engineering” و”الطب الجزيئى Molecular medicine”.
1952 م :
أكد كل من هيرشى وكاسى دور الـ DNA كأساس للمادة الوراثية.
1953 م :
اكتشف كل من واطسون وكريك تركيب الـ DNA ووضعا أول نموذج له.
1958 م :
تحديد تتابع الأحماض الأمينية لبروتين الأنسولين.
1960 م :
اكتشاف الحمض النووى الريبوزى الرسول mRNA.
أول محاولة لدمج الخلايا -فى معهد جوستاف فى باريس- حيث قام جورج بارسكى بإدماج خلايا فئران فى أطباق خاصة مزودة بغذاء معقم.
1966 م :
فك رموز الشفرة الوراثية بواسطة جونيد خوران ومارشال نيرينبرج.
1967 م :
اكتشاف إنزيمات الربط Ligase enzymes.
تمكن كل من مارى فايس، هوارد جرين من دمج خلايا إنسان بخلايا فأر.
1970 م :
تمكن وارنر أربير ودانيل ناثانس وهاميلتون سميث من اكتشاف أول إنزيم محدد (قص) خاص Restriction enzyme.
1971 م :
تمكن كوهين وبوير من وضع أساليب أولية لإعادة اتحاد المادة الوراثية Recombinant DNA.
1973 م :
عزل أول جين وهو الجين المسئول عن إنتاج الأنسولين.
وضع أساليب وطرق لإعادة اتحاد المادة الوراثية.
بداية التقنية الحيوية الحديثة Modern Biotechnology.
1974 م :
ظهور أول تعبير “جين غريب” فى البكتريا.
1977 م :
إنشاء أول شركة للهندسة الوراثية “جينيتيك” فى أمريكا.
إنتاج أول بروتين آدمى بواسطة البكتريا، وهو هرمون المخ “السوماتوستاتين Somatostatin”.
1978 م :
إنتاج الأنسولين البشرى من البكتريا “إشيريشيا كولاى E. coli”.
اكتشاف طرق لتحديد تتابع الشفرة الوراثية.
1980 م :
منح أول براءة اختراع فى الهندسة الوراثية، وكانت لكل من كوهين وبوير عن كيفية إعادة اتحاد المادة الوراثية.
1982 م :
إنشاء أول مصنع لإنتاج الأنسولين الآدمي بطرق الهندسة الوراثية فى إنجلترا.
أول منتج للهندسة الوراثية يجاز تسويقه، وكان لقاحًا حيوانياً ضد الإسهال وهو “الأنتروفيرون” لمعالجة الهربى.
أول محاولة ناجحة لنقل الجينات بين الحيوانات.
1983 م :
نجاح الجمع بين جنس العنز وجنس الخروف وظهور ما يسمى بالعنزروف.
صمم كارى ميليس جهازاً لمضاعفة المادة الوراثية فى المعمل بتفاعل البوليميرز التسلسلي (PCR).
أول محاولة ناجحة لنقل الجينات إلى نبات.
ظهور المصطلح العلمى “البيولوجيا الجزيئية النباتية Plant Molecular Biology”.
1985 م :
اكتشاف البصمة الجينية DNA fingerprint بواسطة أليك جيفيرس.
1986 م :
إنتاج خنزير معدل وراثياً يحمل جين هرمون النمو البشرى.
1987 م :
استخدام البصمة الجينية كدليل جنائى فى المحاكم الأمريكية.
أول عملية لتقييم النباتات والكائنات الدقيقة المعدلة وراثياً خارج المعمل.
1988 م :
أول كائن دقيق معدل وراثياً يجاز تسويقه.
1989 م :
عزل الجين المسئول عن مرض التليف الكيسى Cystic fibrosis بواسطة لاب شى تسى، وفرانسيس كولين.
تمكن ستيفين روسينبيرج من تصميم أول نظام لنقل الجينات فى الإنسان.
بداية علاج الأمراض الوراثية بالجينات Gene therapy.
1993 م :
عزل الجين المسئول عن مرض هنتجتون Hunttington’s disease.
1994 م :
ظهور سلاح الجينات الانتحارية كعلاج للسرطان.
إنتاج أرز مقاوم للآفات والأمراض أطلق عليه “الأرز السوبر”.
1995 م :
العلاج الجينى لتبقع الجلد الوراثي.
العلاج الجينى للتحلل الفقاعى الوراثي.
تصنيع هرمون الغدة النخامية الذى يعمل على تنشيط التبويض كعلاج للعقم.
1996 م :
استنساخ النعجة ميجان وموراج على يد أيان ويلموت باستخدام الخلايا الجنينية.
1997 م :
تمكن سانج لى بمعهد العلوم والتقنية بكوريا من عزل جين PHA المسئول عن إنتاج بولستر من نوع من البكتريا ونقله إلى بكتريا إشيرشيا كولاى E. coli لزيادة الإنتاج.
تمكن إيان ويلموت من استنساخ النعجة “دوللى” باستنساخ تقنية استبدال الأجهزة الوراثية عن طريق إدماج نواة خلية جسدية من ضرع (ثدي) نعجة فنلندية فى بويضة مفرغة (بدون نواة) مأخوذة من نعجة أسكتلندية.
استنساخ اثنين من القردة فى مركز بحوث أوريجتون بالولايات المتحدة الأمريكية باستخدام تقنية الفصل المجهرى للخلايا الجينية للحصول على نسخ منها تحمل نفس الصفات الوراثية.
أعلنت شركة أمريكية لتربية الحيوانات عن نجاحها فى استنساخ بقرة أطلقوا عليها اسم (جين)، وذلك باستخدام تقنية “استبدال الأجهزة الوراثية” عن طريق استخدام خلايا Priodial stem من جنين بقرة عمره 30 يوماً.
الحصول على فئران تحمل كروموسومات بشرية كاملة ينتظم بكل منها ما يقرب من الألف جين، بعد أن كانت عمليات نقل الجينات لا تتضمن أكثر من جين أو جينين على الأكثر. وأطلقوا عليه اسم (مانى) “الفأر المؤنسن”، وهى كلمة منحوته من كلمتي إنسان وحيوان.
أعلن مايكل ماردين بفرنسا عن نقل جين الهيموجلوبين البشري (ألفا وبيتاجلوبين) إلى كلوروبلاست Chloroplast خلايا نبات التبغ والحصول على النبات الكامل وتمكنه من عزل وتنقية الهيموجلوبين من بذور وجذور النبات.
1998 م :
إنتاج السمك الذكرى المتفوق كبير الحجم باستخدام تقنية التحوير الوراثى.
إنتاج بعوض غير ممرض باستخدام أساليب الهندسة الوراثية.
1999 م :
بداية إنتاج العسل الدوائى عن طريق نباتات تم تعديل أزهارها وراثياً.
استنباط نبات تبغ معدل وراثياً للكشف عن مواقع الألغام.