البيولوجيا الجزيئية يضمن الاستثمار الأمثل فى القطاع الزراعى وتحقيق التنمية المنشودة
موضوعات مقترحة
التقنيات الحيوية قادرة على تحمل الضغوط البيئية القاسية ومضاعفة إنتاجية الفدان
مشروعات طموحة تعمل عليها الدكتورة كلارا عزام رئيس قسم بحوث الخلية، بمعهد بحوث المحاصيل الحقلية في مركز البحوث الزراعية، وأستاذ البيوتكنولوجي والبيولوجيا الجزيئية، ترتقى بها بمستوى البحث العلمى وتطبيقاته ذات العائد المباشر على خطط التنمية وخدمة المجتمع والقطاع الزراعي.. عزام نجحت فى إيجاد الكثير من الحلول التطبيقية لبعض المشكلات من خلال إستخدام التقنيات الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، كالتوصل لايجاد طرق حديثة لانتاح سلالات مقاومة للجفاف والامراض والحشرات من نباتات الأرز وزهرة الشمس والفول السوانى علاوة على مقاومة الفطريات المفرزة لأخطر المواد السامة «الأفلاتوكسين».
الدكتورة كلارا تمثل مصر فى الوقت الحالى كباحث رئيسى فى المشروع العالمى الذى يهدف الى تعزيز الامن الغذائى والتغذوى وتطوير العمليات الزراعية القائمة على الكتلة الحيوية فى القارة السمراء لتعزيز الاستدامة والاستفادة من المواد الأولية لذلك كان لزاما طرق باب الدكتورة كلارا عزام والتى حصدت الكثير من الجوائز المحلية والعالمية، لمعرفة أهمية القسم التابع لمعهد المحاصيل الحقلية بمركز البحوث الزراعية وأنشطته التطبيقية في الحوار التالي...
ما أهم تطبيقات التكنولوجيا الحيوية؟
تعد التكنولوجيا الحيوية ( البيوتكنولوجي) من أكثر التقنيات نموا فى الوقت الحالي، وتشهد تطور سريعا للهندسة الوراثية؛ كما تهدف إيجاد وتطوير واستعمال تقنيات بيولوجية وجزيئية متعددة لإحداث تغييرات وراثية مرغوبة فى الكائنات الحية، معتمده على المنهج العلمى لاختبار فرضية نظرية بطرق البيولوجيا، كما أن تطوير سلالات من المحاصيل باستخدام التقنيات الحيوية قادرة على تحمل الضغوط البيئية القاسية؛ وبالتالى مضاعفة إنتاجية الفدان وزيادة دخل المزارع والدخل القومى، وهو الأمر الذى يؤدى حتما إلى تشجيع المزارعين والقطاع الخاص على استصلاح المزيد من الأراضى الصحراوية ذات الملوحة العالية، وبالتالى تقليل إستهلاك المياه وترشيدها علاوه على تنقية المياه وإعادة استخدامها مرة آخري، وقد نجحت هذه التقنيات فعليا فى مقاومة المحاصيل للظروف المناخية القاسية كالحرارة والصقيع والملوحة والجفاف، ولكن مازال هناك العديد من التحديات التى تعوق الإستغلال الأمثل لهذه التقنيات.
هل توجد طرق أخرى؟
بالفعل هناك البيولوجيا الجزيئية؛ والتى تلعب دوراً حيويا فى العديد من التطبيقات الزراعية كما تعمل على تطوير المحاصيل من اجل مساعدتها على تحمل ظروف البيئية الصعبة والتغيرات المناخية وتحمل الضغوط الغير حيويه من جفاف وملوحة وارتفاع وانخفاض درجات الحرارة، والحيوية من امراض وحشرات، وكذا ايجاد مصادر طاقة جديدة وتحسين الغذاء والطاقة.
والأبحاث تؤكد أن التكنولوجيا الحيوية (البيوتكنولوجي) والبيولوجيا الجزيئية سر تحسين وإكثار المحاصيل وأداه هامة للمشروعات القومية. كما تعد الواسمات الجزيئية أيضاً واحدة من أهم مجالات التقنيات الحيوية استخداما فى برامج تربية وتحسين النباتات وكذلك التمييز بين الأصناف الزراعية المختلفة ونظراً للاهمية الكبيرة لهذه الواسمات والتطوير السريع فى مجال البيولوجيا الجزيئية فقد تم استحداث وايجاد العديد من الانواع من واسمات DNA وقد تم تصنيفها الى نوعين اساسيين وفقاً للتقنية المستخدمة فى الكشف عنها وهى الواسمات المعتمده على التهجين الجزيئى والواسمات المعتمده على تقانة PCR.
ويلاحظ أنه من خلال إيجاد برامج مشتركة يتم فيها الإستعانة بادخال هذه الواسمات فى برامج التربية والتحسين الوراثى فى مصر يمكن أن تتفتح آفاق استثمارية كبيرة مع توفير الحماية فى حفظ الحقوق ومنع الغش التجاري؛ وبالتالى ضمان حقيقى للاستثمار الأمثل فى القطاع الزراعى، نظرا لأن هذه الأصناف لا غنى عنها فى تحقيق التنمية الزراعية والمستدامة، وزيادة الإنتاجية من المحاصيل المختلفة كالذرة مثلا.
ما أهم المشروعات البحثية التى عملت عليها خلال الفترة الماضية؟
تمكنت من خلال أحد أهم أبحاثى التطبيقية الغير نمطية من العمل على نبات عباد الشمس، وذلك بإستخدام البيولوجيا الجزيئية وعملية عزل الجينات وانتهيت من التغلب على اهم التحديات والمشكلات التى يتعرض لها النبات وهى تعرضه للانكسار بسبب ارتفاعه الزائد وبالفعل نجحت فى تقصير طول النبات بالحد الذى يحول دون تعرضه للانهيار والهلاك بسبب الرياح وخلافة، وهو ما أنعكس فعلياً على تجنب إهدار وفقد الكثيير من إنتاجية المحصول.
هل هناك مشروع بحثى آخر؟
بالفعل انتهيت من مشروع تحت عنوان « استباط طفرات مقاومة للأمراض والحشرات الإقتصادية فى الفول السوداني»، وقد تشرفت أن أكون الباحث الرئيسى له، والذى أستمر مده الخمس سنوات، وبالتعاون مع صندوق العلوم والتنمية التكنولوجية التابع لأكاديمية البحث العلمى والتكنولوجيا « STDF «، حيث تم إستخدام تقنية أشعة جاما وزراعة الأنسجة، وبالفعل نجحنا فى الحصول على سلالات مقاومة للفطريات المفرزة للمادة السامة « الأفلاتوكسين»، واشير هنا بأن محصولى الفول السودانى والذرة هم أكثر المحاصيل عرضه لهذه النوعية من الفطريات الخطيرة.
وما خطورة فطر الأفلاتوكسين؟ ومتى كانت بداية ظهوره؟
الأفلاتوكسين هو من السموم الفطرية، والذى يعد من أخطر السموم على صحة الإنسان والحيوان، وأبرز أنواع هذه النوعية من السموم هم: الأفلاتوكسين، الفيومونسين، الزيرالونين، والفيوميتوكسين، إلا أن الأفلاتوكسين يعد من أخطرههم على الإطلاق، فهو يوجد فى عدد كبير من الأطعمة، ويكفى أن يتعرض الشخص لكمية ضئيلة منه، لا تتعدى أجزاء من المليون، كى تودى إلى وفاته، وذلك وفقاً لما أشارت إليه منظمة الصحة العالمية إلى أن التسمم بالأفلاتوكسين يمكن أن يسبب الموت، كما أن تعرّض الأطفال له لمدة طويلة يمكن أن يحدث مضاعفات كثيرة تؤدى إلى التقزم، ونقص الوزن، وتضرر الجهاز المناعي، كما أن تناول جرعات كبيرة منه تصيب الجسم بالتسمم الحاد، وعادة ما يكون ذلك عن طريق إتلاف الكبد.
وقد ثبت أيضاً أن الأفلاتوكسينات سامة للجينات، أى أنها تضر بالحمض الريبى النووى منزوع الأكسجين، ويمكن أن تسبب السرطان فى أنواع الحيوانات، كما تتسبب فى إحداث الإصابة بسرطان الكبد فى البشر، ويلاحظ أن سموم الأفلاتوكسين تدخل إلى جسم الإنسان إما بطريقة مباشرة بواسطة الأغذية، وإما بطريقة غير مباشرة من خلال تناول منتجات مصدرها حيوانات سبق لها أن تغذت على أعلاف ملوّثة بالسموم الفطرية.
كما يعد سم الأفلاتوكسين الأكثر شهرة من بين كل السموم الفطرية، وهو وأحد من أكثر المركبات المسببة للسرطان المنتجة من أصل طبيعي. وقد أنتشر فى عام 1952، بسبب تسمم ناتج عن إستهلاك ذرة صفراء متعفنة من قبل الخنازير المعدة للتربية فى جنوب الولايات المتحدة الأمريكية، وفى عام 1960، أطلق علية المرض الغامض الذى أدى إلى موت 100 ألف من أفراخ طيور الديكة الرومية فى إنجلترا.
كما تظهر أعراض التسمم الناتج عن تناول غذاء ملوث بسموم الأفلاتوكسين بفقدان للشهية والخمول، وضعف العضلات ونزف وتنخر الكبد وأحقان الكلى وسرطان الكبد.
وبداية ظهور هذا الفطر كانت فى روسيا خلال الحرب العالمية الثانية والذى تسبب آنذاك فى نقص وتسمم كرات الدم البيضاء، وادى إلى أن 10٪ من سكان القرية وماشيتها اللاتى تعرضن لهذا السم ظهرت عليهن أعراض المرض، وأفضت فى النهاية بهم إلى الموت.
كما نشير هنا أيضاً أن الإصابة من هذا المرض تنتج بسبب تناول الحبوب المصابة بالفطر، كما تتضمن الأعراض أيضاً نزيف تحت الجلد، وإنخفاض فى عدد كرات الدم البيضاء وتعطل فى عمل الأعضاء الداخلية للجسم.
وخلال الفترة الحالية.. ما أبرز المشروعات البحثية لديكم؟
اتشرف بأننى اشارك كباحث الرئيسى لمشروع عالمى تحت عنوان « النظام المتكامل لنبات الشيا والمحار من أجل سلسلة القيمة الغذائية المستدامة فى أفريقيا وهذا المشروع تشترك فيه 5 دول حول العالم كينيا (رئيس المشروع) الجزائر، المغرب، المانيا، المجر.
وما الهدف من المشروع؟
يهدف المشروع إلى إنشاء نظام زراعى متكامل، لإنتاج أغذية وظيفية جديدة واستخدام منتجاتها الثانوية لتغذية الحيوانات وتوليد الطاقة فى مصنع الغاز الحيوي، كما يهدف أيضاً إلى تعزيز الأمن الغذائى والتغذوى فى أفريقيا؛ باعتباره أمر ضرورى لتحسين سبل العيش وفرص الحياة للأفراد والأسر التى تفتقر إلى الموارد، علاوه على تحسين كفاءة الإنتاج بالنسبة للمزارع الأفريقية، بالإضافة إلى العمل على زيادة الإنتاج من اجل تحقيق استدامة نظم الزراعة، وهذا يعنى تحديا كبيرا بالنسبة لمحليين المجتمعات الزراعية.
كما يمكن من خلال المشروع تطوير العمليات الزراعية القائمة على الكتلة الحيوية فى إفريقيا، بهدف تعزيز الاستدامة والإستفادة من المواد الأولية المتاحة والجديدة لخلق قيمة للمجتمع المحلى وحماية البيئة.
وكيف يتم الربط بين زراعة الشيا وانتاج المشروم المحار؟
أنوه هنا بأن كلا من بذور الشيا وفطر عيش الغراب أغذية وظيفية توفر فوائد صحية، فعند تناولها معا يقدما مستويات فعالة كجزء من نظام غذائى متنوع على أساس منتظم، كما ان لها استخدامات كثيره تتنوع ما بين قيمتها الغذائية ومستحضرات التجميل وغير ذلك واشير هنا أنه خلال المشروع، سيتم إنتاج بذور الشيا بواسطة برامج تربية تقليدية وجزيئية لتحسينها ومن ثم تكاثرها، كما نقوم بتحضير دراسة للوصول إلى فاعلية ومقبولية إستخدام بذور الشيا مع فطر عيش الغراب لتدعيم المنتجات المحلية وانتاج خبز ومخبوزات تلقى استساغة لدى سكان الدول الإفريقية.
ومن أجل خلق استدامة فى زراعتهم، سيتم تقييم نفايات إنتاج الشيا لاستخدامها كركيزة لإنتاج فطر عيش الغراب وكذلك كعلف للحيوانات، كما يستهدف المشروع تحسين إنتاج الغاز الحيوى الناتج من الشيا لإنتاج السماد الطبيعي، كما يمكن من خلال إنشاء نظام متكامل من فطر الشيا وفطر عيش الغراب أن نساهم بشكل كبير فى تحسين دائرة مغذيات الكربون والإستفادة من « الليجنوسيليوليز « كمنتجات ثانوية، والنفايات بطريقة أكثر كفاءة، وكذلك تحسين التغذية الأسرية والوضع الاقتصادى فى القارة السمراء.
كما يتم الربط أيضاً بين الشيا وعيش الغراب من خلال تحقيق الاستفادة من مخلفات نبات الشيا فى انتاج وتنميه المشروم المحار كبديل للارز، فمخلفات المشروم تتميز عن قش الأرز فى قيمتها الغذائية العالية التى يمكن أن تضيفها إلى المشروم. كما نستهدف أيضاً من خلال المشروع عمل منتجات غذائية ومخبوزات من الشيا علاوة على المنتجات الغذائية للمشروم والشيا معا.
وأطالب هنا بضرورة الاهتمام بزراعة الشيا، نظراً لأنه محصول غير معروف محلياً وغير مسجل ويتم زراعته على المستوى البحثى فقط رغم أهميتة الغذائية والتجميلية، كما تقوم مصر باستيراده من الخارح، ولهذا نحاول من خلال هذا المشروع نشر زراعة نبات الشيا وتوطينها تحت الظروف البيئية المصرية، وبالتالى توفير العملة الصعبة للبلاد.
ما المعوقات التى تواجه البحث العلمى بشكل عام والتقنيات الحيوية خاصة فى مصر من وجهة نظرك؟
بالنسبة لأهم المعوقات التى تواجه البحث العلمى فى مصر هو إنخفاض الميزانية المتاحة للبحث العلمى سواء على مستوى الجامعات أو المراكز البحثية، حيث أصبحت محدوده للغاية وغير كافية وتحتاج إلى إعادة النظر، خاصة مع إرتفاع الأسعار وارتفاع سعر الدولار، وهو الأمر الذى ينتج عنه عملية شراء الأجهزة العلمية باهظة الثمن، علاوه على عدم توافر الكيماويات والأدوات التى نحتاجها فى إجراء البحوث المعمليه.
كما لا توجد أيضاً صيانة للأجهزة وبالتالى تتعرض جميعها للهلاك مع مرور الوقت، بالإضافة إلى قلة البعثات العلمية للخارج.وانوه هنا بأن هذه المعوقات تزداد فى الوقت الحالى على الرغم من أهمية البحث العلمى بإعتباره جوهر تقدم ورقى الأمم، لذلك تستلزم الضرورة رفع مستوى البحث العلمى وتطبيقاته ذات العائد المباشر على خطط التنمية وخدمة المجتمع حتى نستطيع مجاراة العالم الخارجى.
أما بالنسبة للتقنيات الحيوية فهى رغم انتشارها فى مصر فى الوقت الحالى بين المراكز البحثية والجامعات، وتمتلك باحثين أكفاء ومتميزين إلا أن الصعوبات سالفه الذكر تعترض أيضاً تطورها واستغلالها الاستغلال الأمثل.
وبالرغم من التكلفة المرتفعة لهذه التقنيات إلا أنه مازال بامكان العلماء فى الدول النامية أن يبحثوا عن الأنماط الجينية للنباتات المقاومة للجفاف والملوحة كما تتحمل الحرارة العالية فى الأصول الوراثية التى تتميز بكثرة التنوع الجينى عن طريق فحص عدد كبير من هذه النباتات فى إطار البيئة المحددة التى يمكن إستزراع مثل هذه النباتات بها.
كما أن تقنيات التهجين النباتي، إنقاذ الأجنة، زراعة المتك ( الأعضاء الذكرية للنبات )، إستحداث الطفرات طرق مثالية لإنتاج أنواع جديدة من زهرة الشمس والكانولا والارز والذرة والقمح الهجين المقاومة للجفاف والضغوط الأخرى.
وأود القول أيضاً بأننا نجحنا فى التوصل إلى عدة طرق حديثة لإنتاج سلالات مقاومة للأمراض والجفاف والحشرات من نبات الأرز وزهرة الشمس والفول السودانى باستخدام طرق التربية التقليدية مع الطرق البيوتكنولوجية الحديثة المتمثلة فى طرق زراعة الأنسجة والمعلمات الوراثية الجزيئية.
وماذا عن أهم التحديات التى تواجه المنظومة الزراعية حالياً؟
بدون شك تعد التغيرات المناخية على رأس التحديات فى الوقت الحالى والتى تهدد المحاصيل المختلفة؛ وهى مشكله تعانى منها دول العالم وليس مصر فقط وتتسبب فى إرتفاع درجات الحرارة ونقص المياه وارتفاع نسبة الملوحة.
ولكى نتغلب على هذه المشكله لابد من بذل المزيد من الجهد خاصة فيما يتعلق بكيفية تغيير مواعيد الزراعة وبما يتناسب مع إحتياجات النبات المختلفة من حرارة ومياه وتسميد ومعاملات زراعية، وبالتالى يظهر دور المعمل لدينا فى انتاج اصناف وهجن بالطرق الحديثة السريعة لنباتات قادرة على التكيف مع مثل هذه التغيرات واثارها المختلفة على النبات.
من وجهة نظرك، لماذا جرى اختياركم للحصول على جائزة المرأة التقديرية فى مجال الزراعة والعلوم الغذائية؟
أسباب الإختيار تأتى من خلال تقييم لمجمل الأعمال البحثية والعلمية خلال العشر سنوات الأخيرة، بالإضافة إلى مدى المشاركة الفعالة فى خدمة وتنمية المجتمع المدني.
وما الجوائز والمشاركات العلمية التى حصلتم عليها؟
جوائز العلمية والعالمية وشهادات تقدير فى مقدمتها جائزة ولقب امرأة الإنجازات - المعهد الامريكى للسيرة الذاتية (ABI) بكارولاينا الشمالية الولايات المتحدة الأمريكية 2005، كما حصلت على الدبلوم الاحترافى لإعداد قيادات المرأة العربية دوليا وإقليميا يوليو 2020 من الاتحاد الافروأسيوى للقانون الدولى وتسوية المنازعات بالتعاون مع المركز الدولى لاعداد القادة.
وكذلك حصلت على افضل بحث - معهد بحوث امراض النبات مركز البحوث الزراعية 2007 بعنوان « المعلمات الكيموحيوية المرتبطة بالمقاومة لأمراض موت البادرات وعفن الجذور لطفرات الفول السودانى وإنتاجيتها « كما تم حصولى على شهادتى تقدير أحدهما من قسم علوم الأراضى كلية الزراعة جامعة الزقازيق 2019، والآخرى من معهد بحوث المحاصيل الحقلية مركز البحوث الزراعية 2018.
أما فيما يتعلق بالمنح الخارجية تم حصولى على منحة فى دولة المانيا لمدة 13 شهرا 1998 - 1999 قسم بيولوجيا الخلايا الجزيئية فى معهد وراثة النباتات وبحوث المحاصيل الحقلية I P K المانيا، كما حصلت على زمالة ما بعد الدكتوراة فى جامعة واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية مركز التكنولوجيا الحيوية 2010.
ما أهم النصائح التى توجهونها إلى شباب الباحثين؟
دائما أقدم النصيحة إلى أبنائنا من الباحثين وذلك بحثهم على ضرورة حب العمل والإخلاص له، وأن تكون نقطة إنطلاقهم دائما من حيث أنتهى الآخرون حتى يتمكنوا من الوصول الى الهدف وتحقيق النجاح والتنمية المرجوة من البحوث العلمية التطبيقية، والمساهمة فى رفعة وسمو وطننا الحبيب، وهذه القيم قد نشأت عليها من خلال تعاليم والدى خبير الطاقة النووية والاب الروحى الدكتور محمود حافظ مؤسس علم الحشرات بكلية العلوم جامعة القاهرة، وخليفة طه حسين فى رئاسة المجمع العلمى المصرى ومجمع اللغة العربية فى آن وأحد والحاصل على جوائز الدولة وجوائز عالمية.
ختاما نريد نبذة عن قسم بحوث الخلية؟
قسم بحوث الخلية من أقسام معهد بحوث المحاصيل الحقلية - مركز البحوث الزراعية، وقد أنشئ هذا القسم فى عام 1989، لمواكبة التطور العلمى فى مجال تربية النباتات والذى يعتمد على دراسة الكروموسومات فى الخلية النباتية والاستفادة من التباينات الكروموسومية وإحداث أو زيادة التباين الوراثى ودراسة القرابة الوراثية بين الأصناف، ولا يخفى ما لذلك من أهمية فى تحسين الصفات المختلفة للمحاصيل.
كما تم إعادة هيكلة القسم اعتبارا من عام 1999 ليكون قسم معاون لبرامج التربية حيث يقوم بحل المشكلات التى تواجه تربية المحاصيل بالطرق التكنولوجية وبمساعدة البيولوجيا الجزيئية بالاضافة للدراسات السيتولوجية والهستولوجية.