صناعة الدواجن المتكاملة 4

σ2A / σ2P =h2

ويسمى بالمكافىء الوراثي بالمعنى الضيق ,وأحيانا يحسب المكافىء الوراثي بالمعنى الواسع وذلك بحساب التباين الوراثي الكلي)التأثير التجميعي و السيادي والتفوقي للجينات( إلى التباين المظهري الكلي وهو محدود الاستخدام:

σ2G / σ2P =h2

فمثلا يبلغ المكافىء الوراثي لصفة إنتاج اللبن في ابقار الحليب من %35-25ونسبة الدهن في الحليب %50 وصفات الخصوبة %5و حجم النضج ,%40لذا نجد أن التحسين لصفة إنتاج الحليب والتي لها مكافىء وراثي متوسط القيمة يكون ذو جدوى اقتصادية بينما التحسين لصفات الخصوبة والتي لها مكافيء وراثي منخفض )0.05 الى (0.1يكون محدود وبطيء بينما يكون الاهتمام بالرعاية وتحسين الظروف البيئية أفضل وأكثر جدوى في مثل

هذه الصفات.

الدواجن :

الصفة

المكافيء الوراثي

دجاج اللحم

الصفة

المكافيء الوراثي

الدجاج البياض

الوزن عند 8أسابيع

0.30

وزن البيضة

0.45

الوزن عند النضج

0.50

الفقس

0.15

الكفاءة الغذائية

0.30

النفوق

0.10

هناك الكثير من الصفات التي يمكن قياسها على نفس الحيوان عدة مرات مثل إنتاج الحليب )موسم( وهذا يقودنا إلى إمكانية التنبؤ بإنتاجية الحيوان لهذه الصفة في المستقبل أو مدي تكرارها بشكل جيد عند توفر نفس الظروف

وهذا ما يعرف ب :

أنظمة التزواج:

بعد ان يتم انتخاب الحيوانات التي ستصبح أباء للجيل القادم يجب ان يختار المربي طريقة التزاوج المناسبة لبرامجه التحسينية ,ويعتمد نظام التزاوج على نوع الحيوان وعدد حيوانات القطيع ,ونوع الصفة أو الصفات المراد تحسينها ومتوسط الصفة في القطيع بالنسبة لمتوسط الصفة في القطعان الأخرى .و فيما يلي نعرض أهم طرق التزاوج:

-1التربية الداخلية Inbreeding :

تنتج من تزاوج الأقارب وتؤدي إلى زيادة التماثل والتشابه في الصفات و تؤدي إلى زيادة تكرار الجينات المرغوبة والغير مرغوبة عشوائيا ,وتكون شدة التربية الداخلية حسب شدة القرابة فنجد أن اشد نظم التربية الداخلية هو التلقيح الذاتي في النبات ,وعند تزاوج الطلوقة مع بنته فان معامل التربية الداخلية يزداد بمعدل .%25وتستخدم التربية الداخلية لزيادة القرابة نحو حيوان ممتاز وتستخدم في تربية الخطوط المختلفة وتفيدنا التربية الداخلية في الكشف عن الجينات المميتة المتنحية ومن عيوبها أنها تؤدي إلى انخفاض الإنتاج فمثلا زيادة معامل التربية الداخلية في أبقار الحليب بنسبة %1يؤدي إلى نقص الإنتاج بمعدل 80رطل حليب في الموسم .وعمليا ينصح بأن لايزداد معدل التربية الداخلية في القطيع عن .%5 -2التربية الخطية )تربية الخطوط( Linebreeding :

هي تزاوج مجموعات من الحيوانات من نفس السلالة داخليا مما يزيد من معامل القرابة بينها وبعد عدة اجيال تتميزكل مجموعة بصفات تختلف عن المجموعات الاخرى من ثم يستفاد من هذه الصفات المختلفة بخلط الخطوط المختلفة مع بعض .ويتبع هذا النظام في القطعان الكبيرة.

345

-3خلط السلالات Crossbreeding :

وهو عبارة عن تزاوج حيوانات من سلالات مختلفة مع بعض وذلك للاستفادة من قوة الهجين hybrid vigor والتي تنتج من التأثير السيادي والتفوقي للجينات ,واستخدم هذا النظام بشكل فعال في ماشية اللحم والأغنام والدواجن و ذلك لانتاج حيوانات لحم للتسويق وايضا إستخدام الخلط لتكوين سلالات جديدة تحمل الصفات الجيدة من كلا السلالتين فمثلا ابقار السانتاجرترودس نشأت عن خلط الشورتهورن مع البراهما ,واعنام الكولمبيا نشأت عن خلط الرامبولية مع اللنكولن .وهناك عدة طرق لخلط السلالات مثل الخلط الدوري rotational

crossingو الخلط الرجعي backcrossingوغيرها.

-1التدريج Grading up :

هي إضافة دماء سلالة إلى سلالة أخري واستبدالها تدريجيا جيلا بعد جيل حتى تحل محل السلالة الاخري والتدريج يكون اما بحيوانات من نفس السلالة أو بحيوانات من سلالة اخرى ويلجأ لهذا النظام لسد النقص الناتج في إناث سلالة ما .ويتم بمزاوجة ذكور السلالة المراد الحصول على إناث منها بإناث السلالة نفسها أو سلالة أخرى لعدة أجيال ونوضح ذلك بالمثال التالي:

نسبة سلالة الذكور في النسل

الإناث

الذكور

الجيل

50%

A

B

1

75%

0.5A0.5B

B

2

88%

0.25A0.75B

B

3

94%

0.12A0.88B

B

4

97%

0.06A0.94B

B

5

وبذلك نكون حصلنا على إناث تحمل حوالي %97من دماء السلالة Bوبذلك يتم سد النقص الناتج عن موت

أو مرض أو صيد جائر أو منع استيراد السلالة .B

التقنية الحيوية في مجال تربية ووراثة الحيوان:

هناك العديد من التقنيات الحيوية أمكن استخدامها في مجال تربية الحيوان وأسهمت بشكل فعال في تحسين نتائج التقييم الوراثي والإنتخاب والتحسين الوراثي ,وكثير من التقنيات الحديثة لازالت في مرحلة التجريب والاختبار وان كان عددا منها لايزال في طور الأحلام المحتمل رؤيتها في المستقبل ,وعموما تهدف هذه التقنيات الحيوية إلى تعديل الكثير من الصفات التناسلية و اختصار الزمن اللازم للتقييم الوراثي وزيادة الدقة و إستخدام تقنيات الهندسة

الوراثية.

تم تحسين الكثير من الصفات التناسلية باستخدام تقنيات أثبتت نجاحها مثل التلقيح الصناعي Artificial Inseminationالذي أسهم في زيادة شدة الإنتخاب للذكور مع زيادة دقة تقدير القيم التربوية .من جهة أخري أمكن زيادة شدة الإنتخاب للإناث وتقصير عمر الجيل باستخدام تقنية التبويض المتعدد ونقل الأجنة Multiple ovulation and embryo transferوللاستفادة من كل الطاقة الكامنة للمبيض أمكن إستخدام تقنية In vitro oocyte maturation and in vitro fertilizationحيث يتم استئصال المبيض وانضاجه صناعيا في وسط خاص ومن ثم إخصاب البويضات وتنقل إلى أبقار أخري أو يتم تخزينها بالتجميد وهذه التقنية تساهم بتقصير عمر الجيل وان كانت تحتاج إلى دراسة أكثر والى خفض التكاليف .وللحصول على حيوانات متطابقة في تركيبها الوراثي استخدمت تقنية فصل الأجنة Splitting embryosوبذلك يمكن زيادة شدة الإنتخاب بشكل كبير جدا ,وأمكن الحصول على حيوانات متطابقة تماما باستخدام تقنية الاستنساخ Cloning technologyحيث أعلن عن استنساخ النعجة دولي Dollyعام 1997م في اسكتلندا وفي هذه التقنية تم إستخدام خلية جسمية ثم إعادة برمجتها لتبدأ بمرحلة الجنين وتتطور إلى البلوغ مرة أخرى ,وفي حالة تطوير هذه التقنية وامكانية تطبيقها بشكل اقتصادي

سيكون لها اثر كبير في وراثة وتربية الحيوان.

346

من التقنيات المستخدمة تقنية ال ) Polymerase Chain Reaction (PCRوالتي من خلالها يتم نسخ وتكرار الجزء المراد دراسته من ال DNAحتى يمكن رؤيته في الجل واستخدمت هذه التقنية في تحديد الجنس في عمر مبكر جدا ,وهناك محاولات لاستخدام تقنية تحديد الجنس ,من خلالها يتم فصل الحيوانات المنوية التي تحمل كروموسوم Yعن الحيوانات المنوية التي تحمل الكروموسوم ,Xوان كانت هذه التقنية بطيئة التطور وغير فعالة فانه في حال تطبيقها ستكون مفيدة في برامج الخلط والاستبدال.

عادة يتم تقدير القيم التربوية بناءا على الشكل الظاهري لصفة الفرد والأقارب ويتداخل تأثير البيئة مع تأثير الوراثة وهذا يقلل الدقة في التقييم .حديثا أمكن تطوير التقنية الحيوية وامكانية عمل تحليل مباشر للتركيب الوراثي للحيوان للحصول على دقة اكبر في التقييم الوراثي مقارنة باستخدام الشكل الظاهري للصفة فقط ,وهذا المفهوم يسمي ب ) Marker-assisted selection (MASلأن المعلومات المستخدمة لحساب القيم التربوية تعتمد على خدمة معلومات من معلمات ) (DNA markersوهذه التقنية تزيد من دقة التقييم الوراثي للحيوانات وتختصر الوقت اللازم لتحديد الحيوانات المتفوقة وراثيا ,وهذا يعتمد على معرفة مواقع الجينات والذي أمكن الحصول عليه بنشر الخارطة الوراثية genetic linkage mapsلكثير من الحيوانات الزراعية عام 1994م ,وفيها يتم تحديد المسافات بين المورثات )الجينات( وترتيبها على الكروموسوم وان كانت هذه التقنية جيدة في التحكم في الصفات المتأثرة بعدد قليل من الجينات مثل بعض الأمراض الوراثية فإنها لازالت تحتاج إلى الكثير من الدراسة في الصفات الاقتصادية

التي يتحكم بها عدد كبير من الاليلات.

الهندسة الوراثية ونقل الجينات بين أفراد الجنس الواحد أو بين أجناس مختلفة كان ومازال مصد ار لكثير من الأحلام والتخيلات التي يمكن أن يتحقق البعض منها في المستقبل ,فنقل جين مرغوب لحيوانات من نفس الجنس يتغلب على كثير من المشاكل التي تنتج عند الخلط وظهور صفات غير مرغوبة بالإضافة إلى اختصار الوقت اللازم لنقل هذه الصفة ,وهناك عدة تقنيات لنقل الجينات داخل الجنس الواحد لازالت في طور الدراسة والتجربة .نقل الجين بين أفراد من جنسين مختلفين لاتتزاوج تواجهه مصاعب عديدة ولازال تحت التطوير تقنيا .وأخي ار فان الحيوانات التي تحمل أي جزء من ال DNAليست أصلا من تركيبها الوراثي تسمى بالحيوانات المعدلة وراثيا Transgenic .animalsولازالت الفائدة من نقل الجين محدودة وذلك يرجع إلى قلة المعلومات عن الجينات وتأثيراتها وكيف تتحكم بالصفات بدقة وكيف يعبر الجين عن نفسه في الحيوانات المنقول إليها ,ومستقبلا بالدراسات التي تعني بالجينات وتأثيراتها وأسباب التباين وبتطوير تقنية نقل الجين بفعالية أكثر وتكلفة اقل سيكون لها تأثير كبير في

إنتاجية الحيوان الزراعي.

إن الطريقة التي اختارها الله سبحانه وتعالى لتصنيع الكائنات الحية فيها من التعقيد والإبداع والإتقان بحيث لا يمكن لإنسان عاقل أن ينسبها للصدفة بل لا يمكن لها أن تنجز إلا من قبل صانع لا حدود لعلمه وقدرته كما سنبين ذلك فيما بعد .فهذه الطريقة في تصنيع الأشياء ما كانت لتخطر على بال البشر ابتداء ولا يمكنهم بأي حال من الأحوال أن يقلدوها لتصنيع ما يحتاجون من أشياء حتى لو عرفوا كامل تفصيلاتها .فالبشر إذا ما أرادوا تصنيع شيء ما فإنهم يقومون بالبحث عن المواد الخام المتوفرة في تراب الأرض فيستخرجونها ويعالجونها ويشكلونها على شكل قطع وهياكل يستخدمونها في تصنيع مختلف أنواع الأدوات والأجهزة والمعدات .ومن الواضح أن طريقة التصنيع البشرية هذه تتطلب وجود إنسان له عقل يستخدمه ليتخيل ما سيكون عليه شكل الشيء المصنوع وأيدي وأعين يمكنه من خلالها تصنيع ووضع القطع المختلفة في الأماكن المخصصة لها في جسم ذلك الشيء .أما الطريقة الربانية في التصنيع فإنها تختلف تمام الإختلاف عن الطريقة البشرية حيث أن السر الأعظم فيها هو في قدرة الأشياء المصنوعة على إنتاج نسخ طبق الأصل عن نفسها بنفسها وذلك دون تدخل أي قوة خارجية .فقد اقتضت حكمته سبحانه وتعالى أن يصنع نسخة واحدة فقط من كل نوع من أن واع الكائنات الحية والتي تعد بعشرات الملايين

347

وقد تم برمجة كل نسخة بحيث يمكنها القيام بتصنيع نسخ عنها بطريقة تلقائية ودون توقف .وبما أن هذه الكائنات الحية تحتاج للطاقة لكي تعمل فقد تم برمجتها بحيث يمكنها من تلقاء نفسها توفير الطاقة اللازمة لتشغيل أجسامها من المحيط الذي تعيش فيه سواء كانت هذه الكائنات نباتات لا يمكنها الحركة إطلاقا أو حيوانات تتحرك بكل حرية في البر والبحر والجو .إن مجرد اختيار هذه الطريقة الذكية لتصنيع الأشياء يدحض بشكل قطعي أي دور للصدفة في تصنيع الكائنات الحية فأقصى ما يمكن أن تفعله الصدفة هو أن تجمع مكونات شيء ما في حيز واحد ثم تبدأ هذه المكونات بالتراكب مع بعضها بطريقة عشوائية وقد تنجح بعد محاولات كثيرة في تصنيع بعض الأشياء البسيطة .أما أن تقوم الصدفة بالعمل على اختراع طريقة يمكن من خلالها إنتاج نسخ جديدة عن النسخة التي أنتجتها أول مرة وبالصدفة فهذا ما لا يقبله أي عقل سليم .فالصدفة لا وعي لها ولا عقل لها وليس لها مصلحة في أن تخترع طريقة تضمن إنتاج نسخ جديدة عن الشيء الذي سبق أن صنعته .إن الصدفة أعجز من أن تجمع مكونات أبسط الأشياء تركيبا كتصنيع كرسي في غابة مليئة بالأشجار أو مسمار في منجم للحديد فكيف يمكن لها أن تجمع مكونات كائنات حية لها أجسام بالغة التعقيد عجز العلماء عن فهم كثير من أسرارها .ولولا أن طريقة التصنيع الذاتية هذه تحدث أمام أعين البشر كل يوم لما ترددوا في تكذيب فكرة أن يقوم شيء ما بإنتاج نسخة عن نفسه من تلقاء نفسه ولقالوا أن ذلك ضرب من الخيال!

إن طريقة التصنيع الربانية هذه تحتاج لوضع خطة محكمة لخطوات التصنيع لكي تعمل على الوجه الأكمل ولفترات طويلة من الزمن كما نشاهد ذلك في الكائنات الحية التي ظهرت قبل بلايين السنين ولا زالت تنتج نسخا طبق الأصل عن نفسها .وبما أن البشر في هذا العصر على دراية بطرق تصنيع الأشياء على خطوط الانتاج تحت سيطرة الكمبيوتر فليس من الصعب عليهم أن يحددوا ولو بشكل نظري الخطوات الرئيسية التي تلزم لتصنيع الكائنات الحية باستخدام هذه الطريقة التلقائية .فعملية التصنيع هذه تحتاج أولا تحديد مواصفات الشيء المراد تصنيعه ومن ثم يتم تخزين هذه المواصفات في ذاكرة ما كما يفعل البشر عندما يقومون بتخزين مواصفات الأشياء التي يصنعونها إما في عقولهم أو على الورق أو في ذاكرات الكمبيوتر .أما الخطوة التالية فهي كتابة برنامج كامل يحدد الخطوات التي يجب أن يتم اتباعها لتصنيع الشيء المراد تصنيعه طبقا للمواصفات المخزنة في الذاكرة .أما الخطوة الثالثة فهي تنفيذ برنامج التصنيع بطريقة ما بحيث يتم تصنيع هذا الشيء باستخدام المواد الخام اللازمة إلى

جانب توفير الطاقة اللازمة لعملية التصنيع.

وهذا ما تم اكتشافه تماما من قبل العلماء فقد كتب الله سبحانه وتعالى مواصفات أجسام جميع أنواع الكائنات الحية بطريقة رقمية على أشرطة طويلة ودقيقة من الحامض النووي أودعها سبحانه داخل الخلايا الحية .وبمجرد وضع هذه الخلايا في الوسط المناسب فإن شريط الحامض النووي يقوم بتنفيذ برنامج التصنيع المخزن عليه ليصنع كائن حي كامل ابتداء من هذه الخلية .ولم يكتف سبحانه وتعالى ببرمجة الخلية الحية بحيث يمكنها إنتاج كائن حي

بكامل تفاصيله لمرة واحدة فقط بل قام ببرمجة

خلايا الكائن الحي الناتج بحيث يمكنه إنتاج

خلية حية تكاثرية تقوم بتصنيع كائن جديد يقوم

بدوره بإنتاج خلية جديدة وهكذا دواليك .وبما أن

هنالك ملايين الأنواع من الكائنات الحية تعيش

على سطح الأرض وتعتمد على بعضها

البعض في توفير أسباب عيشها وضمان بقائها

فإنه من الضروري وجود توازن بين أعداد هذه

الكائنات بحيث لا يتعرض بعضها للانقراض وهذا يتطلب كتابة البرامج المتعلقة بأعمار ومعدلات تكاثر وأنواع

348

طعام ملايين الأنواع من الكائنات بشكل بالغ الدقة .وتتم عملية تكاثر الكائنات الحية بشتى أنواعها بطريقة غريزية بحيث يقتصر دور الكائنات الحية بما فيها الإنسان على التزاوج بدافع الشهوة وكذلك رعاية بعض أنواع الكائنات حديثة الولادة لفترة قصيرة من الزمن .وباستثناء التزاوج والرعاية فإن جميع الكائنات الحية لا تتدخل أبدا في عملية التصنيع هذه ،فالإنسان وهو الوحيد بين الكائنات الحية القادر على تصنيع الأشياء يقف مكتوف الأيدي إذا ما فشل جسمه أو جسم زوجه في إنتاج خلايا التكاثر التي تنتج كائنا جديدا منهما.

سلالة من

جعل

ماء

مهين" تركيب شريط الحامض النووي وأنه هو المسؤول عن

وتفسير قوله تعالى"

نسله

ثم

من

تصنيع أجسام جميع أنواع الكائنات ابتداء من خلية واحدة .فكامل مواصفات جسم الكائن الحي وكذلك برنامج تصنيعه قد تمت كتابتها بطريقة رقمية وبكثافة تخزين تصل إلى ثلاثين مليون حرف على كل سنتيميتر من طول الشريط .وقد تم لف هذا الشريط الذي يبلغ عرضه نانومترين اثنين فقط وقد يصل طوله إلى المترين بطريقة بالغة الاتقان على اسطوانات بروتينية يصل قطر الواحدة منها ثلاثين نانومتر ولا يتجاوز طولها الميكرومتر الواحد لكي يتم وضعه في خلايا لا يتجاوز قطرها عدة ميكرومترات .وقد تم كتابة برنامج التصنيع باستخدام أربعة أحرف وشيفرات يبلغ طول الواحدة منها ثلاثة أحرف مما يعني أن عدد الشيفرات يبلغ أربع وستون شيفرة كما هو مبين في الشكل .إن المسافة بين حروف الشيفرة الوراثية لا يتجاوز ثلث نانومتر ولذلك فإنه من المستحيل رؤيتها إلا باستخدام الميكروسكوبات الإلكترونية .وفي مقابل ذلك نجد أن هذا الشريط يقوم من خلال بعض مكونات الخلية من قراءة كل حرف من حروفه وبنسبة خطأ لا تكاد تذكر .إن كتابة المعلومات الوراثية بهذه الطريقة الرقمية وبهذه الكثافة العالية تعتبر معجزة من معجزات الحياة ولكن هذه المعجزات لا تقارن أبدا بالمعجزات الموجودة في الآليات التي يستخدمها هذا الشريط لتصنيع أجسام الكائنات .وبما أن برنامج التصنيع هذا مكتوب بطريقة رقمية فإن أول ما تبادر لذهن العلماء حول الكيفية التي يتم بها تنفيذ هذا البرنامج هو الطريقة التي ينفذ بها الكمبيوتر برامجه.

فالكمبيوتر يقوم بتنفيذ البرنامج من خلال تخزينه في الذاكرة وبمجرد إعطاء إشارة البدء لتنفيذ البرنامج من قبل الإنسان فإن وحدة المعالجة المركزية تتولى تنفيذ البرنامج من خلال جلب الأوامر والبيانات من الذاكرة إليها ثم تقوم بمعالجتها واصدار التعليمات للوحدات الطرفية لإظهار النتائج .ولقد خاب ظن العلماء عندما وجدوا أن الخلية الحية لا تحتوي على وحدة معالجة مركزية تقوم بتنفيذ التعليمات المخزنة على الشريط الوراثي بل وجدوا أن هذا الشريط يقوم بكامل مهام الكمبيوتر فهو يعمل كوحدة معالجة مركزية ويعمل كذاكرة لتخزين المعلومات في نفس الوقت .إن الشريط الوراثي أشبه ما يكون بالشريط المغناطيسي الذي كانت تستخدمه الأنواع الأولى من الحاسبات الآلية حيث أن البرامج والمعلومات مكتوبة بشكل متسلسل على طول الشريط .وفي الحاسبات الآلية القديمة تقوم وحدة المعالجة المركزية بالتحكم في حركة البكرات التي تحمل الشريط وذلك للوصول إلى مكان الأوامر والبيانات المخزنة عليه ولكن الشريط الو ارثي يرقد ساكنا في داخل نواة الخلية إلا أنه يقوم بتنفيذ برامج رقمية يفوق تعقيدها ملايين المرات التعقيد الموجود في برامج الكمبيوتر )الحاسب الآلى(.

لقد انصبت جهود علماء الأحياء على كشف أربعة أسرار رئيسية في هذه الطريقة الربانية لتصنيع الأشياء فالسر الأول يتعلق بالطريقة التي يتمكن بها الشريط الوراثي أحادي البعد لتصنيع البروتينات وهي جزيئات ثلاثية الأبعاد تستخدم كلبنات لبناء مكونات الخلية وكأنزيمات للتحكم في العمليات الحيوية ولقراءة المعلومات الوراثية .أما السر الثاني فيتعلق بالطريقة التي يتم بها بناء مكونات الخلية البالغة الصغر والبالغة التعقيد من هذه البروتينات في غياب أي قوة خارجية تقوم بوضعها في الأماكن المخصصة لها في جسم المكون .أما السر الثالث فيتعلق بالطريقة التي تنقسم بها الخلية إلى خليتين متماثلتين وكذلك الشريط الوراثي إلى شريطين .أما السر الرابع فيتعلق بالطريقة التي تصطف بها الخلايا المنقسمة لتصنع كل جزء من أجزاء جسم الكائن الحي وذلك ابتداء من خلية واحدة .ولقد تمكن علماء الأحياء من كشف بعض الآليات التي يستخدمها الشريط الوراثي لتنفيذ البرامج المخزنة عليه ووجدوا أن فيها

349

من التعقيد ومن الإتقان ما يجعل الإنسان العاقل يسلم بأن الذي صممها لا حدود لعلمه وقدرته سبحانه وتعالى.

إن كل آلية من هذه الآليات يحتاج شرحها كتاب كامل.

أما الآلية الأولى في طريقة التصنيع الذاتية فهي أن كل كلمة من كلمات الشريط الوراثي هي عبارة عن شيفرة

لأحد الأحماض الأمينية العشرين التي تبنى منها

البروتينات والتي تتكون من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية ترتبط ببعضها البعض وفق ترتيبات محددة .وقد

اكتشف

العلماء

أن

الجينات

الموجودة

على

الكروموسومات ما هي إلا برامج تحدد ترتيب الأحماض الأمينية لكل بروتين ويتراوح عدد الجينات في الكائنات الحية بين عدة جينات في الفيروسات وعشرات الآلاف من الجينات في الإنسان .ويتم تصنيع البروتينات في الرايبوسومات الموجودة في سيتوبلازم الخلية بعد أن يتم تزويدها بالأحماض الأمينية ونسخة من التعليمات التي تبين ترتيبها .وبما أن هذه التعليمات مخزنة على الشريط الوراثي الموجود في نواة الخلية والذي لا يمكنه مغادرتها بسبب كبر حجمه النسبي فقد تمكن العلماء من اكتشاف شريط حامض نووي أحادي السلسلة يسمى الشريط المراسل يقوم بأخذ نسخة عن ترتيب الأحماض الأمينية وينقلها إلى الرايبوسومات .وقد ذهل العلماء عند اكتشافهم تركيب الرايبوسومات حيث وجدوا أنها تستخدم أحدث طرق التصنيع الحديثة والتي تستخدم الحاسبات الآلية للتحكم في عمليات التصنيع .وتبدأ عملية تصنيع البروتين بقيام الشريط الوراثي بإصدار الأمر لأخذ نسخة عن التعليمات التي تحدد ترتيب الأحماض الأمينية لهذا البروتين فيبادر إنزيم خاص بفتح سلسلتي الشريط الرئيسي في مكان الجين المنشود ثم يقوم الشريط المراسل بأخذ نسخة عنها ويغادر نواة الخلية صوب الرايبسوم .وعند وصوله يقوم الرايبوسوم بتمرير الشريط المراسل في تجويف خاص كما تمرر الأشرطة المغناطيسية في المسجلات السمعية والمرئية أمام رؤوس القراءة ويبدأ بقراءة الشيفرات التي يحملها بشكل متسلسل .وتتم عملية تصنيع البروتين من خلال قيام الرايبوسوم بالوقوف على كل شيفرة من الشيفرات التي يحملها الشريط المراسل وذلك لحين وصول الأشرطة الناقلة المكلفة بنقل الأحماض الأمينية الموزعة في سيتوبلازم الخلية إلى موقع الرايبوسوم .والشريط الناقل هو شريط حامض نووي قصير يحمل على أحد جنبيه شيفرة أحد الأحماض الأمينية وعلى الجانب الآخر الحامض الأميني نفسه وبهذا يوجد لكل حامض أميني من الأحماض الأمينية العشرين شريط ناقل خاص به .وعندما يصطف الشريط الناقل بجانب تجويف الرايبوسوم يتم مقارنة الشيفرتين فإن تطابقت يقوم الرايبوسوم بالإمساك بالحامض الأميني وان لم تتطابق فإنه سيهملها ويقوم بفحص بقية الأشرطة الناقلة التي تحيط به إلى أن يعثر على الحامض الأميني المطلوب .وبعد إمساك الرايبوسوم بالحامض الأميني يقوم بإدخال شيفرة جديدة من الشريط المراسل ويعيد عملية البحث عن الحامض الأميني التالي فإن أمسك به وضعه بجانب الحامض الأميني السابق ويقوم بربطه به .وتتكرر هذه العملية إلى أن ينتهي الرايبوسوم من ربط جميع الأحماض الأمينية حسب الترتيب الموجود على الشريط المراسل .ومن ثم يقوم الرايبسوم بتحرير سلسلة الأحماض الأمينية التي قام بربطها والتي تبدأ بالالتفاف حول نفسها لتنتج البروتين المطلوب .ومما حير العلماء أنه في داخل الخلية الواحدة التي لا يتجاوز قطرها عدة ميكرومترات يتم إنتاج آلاف الأنواع من البروتينات في نفس الوقت وبكميات كبيرة ولكنها محسوبة بشكل بالغ الدقة .وللقارئ أن يتخيل منظر آلاف الأنزيمات وهي تفتح الشريط الرئيسي في مواقع مختلفة عليه ومنظر الأشرطة المراسلة وهي تقوم بنسخ تعليمات التصنيع من هذه المواقع ثم تتجه صوب الرايبسومات لتسلمها هذه التعليمات ومنظر الأشرطة الناقلة وهي تتجمع حول الرايبسوم لتزودها بالأحماض الأمينية اللازمة لها .وعلى الرغم من هذا التشابك المعقد الناتج عن

350

حركة ملايين الجزيئات من الأشرطة المراسلة والناقلة والرايبوسومات ومزودات الطاقة في داخل الخلية التي لا ترى بالعين المجردة إلا أنها تتم بشكل بالغ الانتظام بحيث لا

يمكن لأي جزئ أن يخطأ الهدف الذي صنع من أجله

كل

قال ر بنا

عطى

ثم

خلقه

الذي أ

شيء

فسبحان القائل "

هدى" طه .50

أما الآلية الثانية فهي أن السلاسل البروتينية أحادية البعد التي يصنعها الرايبسوم تلتف على نفسها بطريقة فريدة لتنتج جزيئات ثلاثية الأبعاد بأشكال وأحجام وخصائص فيزيائية وكيميائية محددة وذلك لكي تقوم بوظيفة محددة في جسم الكائن الحي .ولا زال علماء الأحياء في حيرة من أمرهم حول الآلية التي يتبعها البروتين للالتفاف على نفسه حيث وجدوا أنه بمجرد أن ينتهي الرايبسوم من تصنيع سلسلة البروتين فإنه يقوم بالالتفاف على نفسه لينتج الشكل المطلوب في زمن لا يتجاوز جزء من ألف جزء من الثانية .وقد قام أحد العلماء بحساب الزمن اللازم لالتفاف سلسلة بروتينية بطول مائة حامض أميني فيما لو تمت بطريقة المحاولة والخطأ فوجده يساوي مائة بليون بليون بليون سنة! أما في داخل الخلية الحية فيوجد سلالسل بروتينية يصل طولها إلى عدة آلاف من الأحماض الأمينية ولكنها تلتف على نفسها في جزء لا يذكر من الثانية .ولا زال علماء الأحياء يجهلون سر طريقة الإلتفاف هذه رغم آلاف الأبحاث العلمية التي أجريت لحل هذه المشكلة ورغم استخدامهم لأضخم الحاسبات الآلية العملاقة لمحاكاة هذه العملية ولذلك أطلقوا عليها اسم "مشكلة طي البروتين" .إن شكل البروتين الناتج عن التفاف السلسلة البروتينية يتحدد بشكل رئيسي من أعداد الأحماض الأمينية على هذه السلسلة وطريقة ترتيبها ولذلك فإن اختيار طول السلسلة البروتينية وكذلك طريقة ترتيب الأحماض الأمينية عليها لإنتاج بروتين يقوم بوظيفة معينة لا يمكن أن يتم إلا من قبل صانع لا حدود لعلمه وقدرته .فكيف يمكن لصانع محدود العلم كالإنسان أن يحدد تسلسل الأحماض الأمينية التي تنتج بروتينات شفافة للضوء وأخرى حساسة لترددات محددة في الطيف الضوئي لاستخدامها في عيون الكائنات أو إلى غير ذلك من البروتينات التي يصل عدد أنواعها في الكائنات الحية إلى مئات الآلاف! ولقد وجد العلماء أن كثي ار من الأمراض التي تصيب الكائنات الحية مردها إلى فشل بعض البروتينات من الالتفاف على نفسها وذلك بسبب حصول خطأ واحد فقط في أحدى

الشيفرات الوراثية التي أنتجتها.

أما الآلية الثالثة فهي قدرة بعض البروتينات للعمل كأنزيمات تعمل كمحفزات للتفاعلات الكيميائية التي تجري في داخل الخلايا الحية وفي هذه السر تكمن أسرار كثيرة لا يمكن لطريقة التصنيع الذاتية أن تنجح بدونها .أما أولها فهي أن التفاعلات الكيميائية تتم بين الجزيئات العضوية المختلفة عند درجات ح اررة عادية بوجود هذه الأنزيمات

جدا .وبهذه الخاصية الفريدة للأنزيمات

أما في غيابها فلا يمكن لمثل هذه التفاعلات أن تتم إلا عند درجات عالية تم تقليل الطاقة اللازمة لإتمام التفاعلات الكيمائية في أجسام الكائنات الحية وبالتالي تقليل كمية الطاقة التي تحتاجها الكائنات الحية لكي تعيش .أما ثانيها فهو إمكانية التحكم بأنواع التفاعلات الكيمائية التي تجري في داخل

351

الخلية الحية حيث تبين للعلماء أن لكل تفاعل كيميائي هنالك إنزيم واحد فقط يمكنه تحفيز مثل هذا التفاعل .وبهذه الخاصية يمكن لآلاف الأنواع من الجزيئات أن تجتمع في نفس الحيز داخل الخلية الحية ولا تتفاعل في ما بينها إلا بوجود الأنزيمات فعندما يصل إنزيم معين لهذا الخليط من الجزيئات فإن التفاعل يتم بين جزيئات معينة وتبقى بقية أنواع الجزيئات على حالها بدون تفاعل .إن إحدى الآليات المقترحة لتنفيذ البرامج المخزنة على الشريط الوراثي هو في قيام أنزيم محدد بفتح الشريط لقراءة الجين الذي يحدد بداية هذا البرنامج ثم يقوم هذا الجين بإعطاء الأمر لتصنيع إنزيم يقوم بفتح الشريط في مكان آخر حسب الخطوات المحددة في البرنامج وهكذا تتوالى عمليات تصنيع البروتينات وتحفيز الجينات بالإنزيمات في داخل الخلايا إلى أن ينتهي تنفيذ كامل البرنامج .واذا ما علمنا أن الشريط الوراثي للإنسان يحتوي على ما يقرب من مائة ألف جين فإن عملية الوصول للمعلومات المخزنة عليه تحتاج لتحديد مواصفات عشرات الآلاف من الإنزيمات بحيث لا يمكن لأي إنزيم أن يخطئ أبدا في الوصول لمكان الجين الخاص به على الشريط علما بأن طول الجينات الموجودة على الشريط لا يتجاوز خمسين نانومتر.

أما الآلية الرابعة فهي أن مكونات الخلية المختلفة يتم تصنيعها من خلال إنتاج جميع البروتينات اللازمة لبنائها ومن ثم تقوم هذه البروتينات بالتراكب مع بعضها البعض بشكل تلقائي وبتسلسل محدد وذلك بمجرد التقائها في حيز واحد .ولا يمكن لهذه العملية أن تنجح إلا إذا تم تصنيع كل بروتين من البروتينات التي تدخل في تركيب هذا المكون بشكل فريد ومميز بحيث لا يمكنه الارتباط بجسم المكون أثناء عملية تصنيعه إلا في مكان محدد.

ولتوضيح ذلك فإن عملية تصنيع المكون تبدأ بارتباط بروتينين لإنتاج شكل محدد لا يسمح إلا لبروتين ثالث محدد الشكل بالارتباط بهما لينتج شكلا جديدا لا يسمح بدوره إلا لبروتين محدد آخر للارتباط به وهكذا تستمر عملية البناء من خلال تسلسل محدد لعملية اتخاذ البروتينات لمواقعها المحددة في جسم المكون .وبعد أن تنتهي عملية تصنيع المكون بالشكل المطلوب لا يسمح لأي بروتين مهما كان نوعه بالارتباط بجسم المكون والا لتغير شكله ولفشل في القيام بوظيفته .إن هذه الطريقة في تصنيع مكونات الخلية أشبه ما تكون بالطريقة التي يبني بها الأطفال مكعبات الليغو أو الرسومات المبعثرة على قطع الكرتون أو ما يسميه العلماء طريقة المفتاح والقفل .ولولا أن العلماء يرون بأم أعينهم الخلايا وهي تصنع جميع مكوناتها بكل سهولة ويسر ولا تكاد تخطئ في إنتاج هذه المكونات بأشكالها المطلوبة مهما تكررت عملية التصنيع لظن بعضهم أن عملية تصنيع المكونات هذه هي ضرب من الخيال .إن المبدأ التي تقوم عليه طريقة التصنيع الذاتية لمكونات الخلية هو نفس المبدأ الذي تقوم عليه عملية تصنيع البروتينات من الأحماض الأمينية فبعد أن يتم ربط هذه الأحماض ببعضها البعض على شكل سلسلة تبدأ هذه السلسلة الأحادية البعد بالالتفاف على بعضها البعض من خلال تجاذب هذه الأحماض في المواقع المختلفة على طول السلسلة لتنتج جسما ثلاثي الأبعاد له شكل مميز وفريد للبروتين المطلوب.

أما الآلية الخامسة فهي أن الخلايا الحية تقوم بتوفير الطاقة اللازمة لعملية التصنيع إما بأخذها من الشمس مباشرة أو من مواد عضوية تحتوي على الطاقة التي سبق لبعض أنواع الخلايا أن قامت بأخذها من الشمس .ففي كل خلية من خلايا النباتات والطحالب توجد البلاستيدات الخضراء التي تعتبر أكبر مصنع لإنتاج المواد العضوية على وجه هذه الأرض حيث يقوم هذا المصنع الذي لا تتجاوز أبعاده عدة ميكرومترات بتزويد جميع الكائنات الحية بالمواد العضوية اللازمة لبناء أجسامها والطاقة اللازمة لإجراء عملياتها الحيوية من خلال عملية التركيب الضوئي.

إن اختيار الطاقة الشمسية لتكون مصد ار للطاقة التي تحتاجها الكائنات الحية لا يمكن أن يتم إلا من قبل عليم خبير قادر على تصنيع المكونات التي تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية يتم تخزينها في الروابط الكيميائية بين عناصر المواد العضوية وقادر كذلك على تصنيع المكونات التي تقوم باستغلال هذه الطاقة الكيميائية لإجراء مختلف أنواع التفاعلات الكيميائية والحيوية في الخلايا .إن تركيب البلاستيدات والآليات التي تستخدمها لإتمام عملية التركيب الضوئي من التعقيد البالغ بحيث لا زال العلماء يجهلون كثي ار من أسرارها ويعتبرها العلماء

352

الحد الفاصل بين عالم الموت وعالم الحياة .ويوجد في جميع خلايا الكائنات الحية مكون آخر يسمى الميتوكندريون يقوم بتحرير الطاقة من المواد العضوية بوجود الأوكسجين واستخدامها في العمليات الحيوية التي تجري في الخلية.

إن عملية حرق السكر في الميتوكندريون تتم بشكل منظم وبارع حيث يتم تفكيك الروابط بين ذرات الكربون والهيدروجين ومن ثم يتم تحرير الطاقة الموجودة فيها وايداعها في روابط كيميائية جديدة في جزيء صغير يسمى ثلاثي فوسفات الأدينوسين .وقد وجد العلماء أن الجزيء الواحد من سكر الجلوكوز ينتج عند تحليله ما يقرب من خمس وثلاثين جزيئا من هذا الجزيء وبكفاءة تحويل تصل إلى ما يقرب من أربعين بالمائة وهي كفاءة تحويل عالية إذا ما قارناها مع كفاءات التحويل في المحركات الميكانيكية .إن التعقيد الموجود في تركيب الميتوكندريون لا يقل عن التعقيد الموجود في تركيب البلاستيدة الخضراء وتحتاج عملية حرق السكر إلى عدد كبير من الأنزيمات لا يقل

عن تلك التي تحتاجها عملية التركيب الضوئي.

أما الآلية السادسة فتكمن في قدرة الخلية الحية على إنتاج نسخة عن نفسها بنفسها دون تدخل أي قوة خارجية وذلك بمجرد صدور الأمر لها ببدء هذه العملية من قبل شريط الحامض النووي .وتعتبر الخلية الحية وحدة البناء الأساسية لأجسام جميع الكائنات الحية وقد أصيب علماء الأحياء بالدهشة من تعقيد تركيبها على الرغم من صغر حجمها حيث لا يمكن رؤية معظم أنواع الخلايا بالعين المجردة .وقد اكتشف العلماء في الخلية الحية من التراكيب الداخلية ما لا يوجد في أعقد الأجهزة والمعدات الحديثة بحيث لا زال العلماء يجهلون كثي ار من أسرار تركيبها وطرق عملها .إن أحد أهم مكونات الخلية هو شريط الحامض النووي الذي يقوم بالتحكم بكامل العمليات الحيوية التي تجري في داخلها ويحتوي كذلك على جميع التعليمات التي يتم على أساسها تصنيع كل جزء من أجزاء الكائن الحي .ولذلك فإن أحد أهم الخطوات التي تتطلبها عملية انقسام الخلية هي الخطوة التي يتم فيها إنتاج نسخة طبق الأصل عن شريط الحامض النووي لكي يودعها لإحدى الخليتين الناتجتين عن الانقسام .وهذا يتطلب أن يعطي هذا الشريط أمر إنتاج نسخة عن نفسه من تلقاء نفسه وفي هذه الخاصية يكمن سر الحياة الأعظم الذي حول تراب الأرض الميت إلى هذا التنوع الهائل في أشكال الحياة.

وتقوم الخلية عند انقسامها بتوزيع محتوياتها الداخلية

بعد إنتاج عدد كاف منها إلى مجموعتين ثم تقوم

بوضع جدار فاصل بين هاتين المجموعتين لتنتج

خليتين كل واحدة منهما نسخة طبق الأصل عن الخلية الأم التي أنتجتهما .وعلى الرغم من أن الخليتين الناتجتين قد تبدوان متماثلتين من حيث الشكل إلا أن البرامج المخزنة على أشرطتهما الوراثية والتي ستقومان بتنفيذها لاحقا ليس من الضروري أن تكون متماثلة والا لنتج عن عملية الانقسام المتكررة لهذه الخلايا كتلة من

الخلايا المتشابهة وغير المتخصصة.

وعلى الرغم من إكتشاف العلماء لهذه الآليات التي ينفذ بها الشريط الوراثي برامجه عند تصنيعه الكائنات الحية إلا أن عملية تحول خلية واحدة من تلقاء نفسها إلى كائن حي يحتوي جسمه على بلايين الخلايا تبقى معجزة المعجزات التي ستصدع رؤوس العلماء في محاولاتهم لكشف أسرارها .إن تصنيع أجسام الكائنات الحية يحتاج إلى مئات الآلاف من التصاميم والرسومات الهندسية التي تبين الأشكال والأبعاد الثلاثية والتراكيب الداخلية لكل عضو من أعضاء الكائن الحي إلى جانب تحديد مختلف أنواع التفاعلات الكيميائية التي ستجري في داخلها .إن الطريقة التي يخزن بها الشريط الوراثي أشكال وأبعاد مكونات جسم الكائن لا بد وأن تكون نفس الطريقة الرقمية التي يتم بها

353

تخزين رسوم ثلاثية الأبعاد في أجهزة الكمبيوتر مع فارق كبير جدا وهو أن الشريط الوراثي يحدد موقع كل خلية في داخل هذا الشكل الثلاثي الأبعاد بينما يكتفي الكمبيوتر بتحديد الشكل الخارجي لهذا الشكل .ويتطلب من برنامج التصنيع المخزن في الخلية الأم وضع كل خلية من الخلايا في المكان المخصص لها في جسم الكائن وهي مهمة في غاية الصعوبة حتى لو تم تصنيع الجسم من نوع واحد فقط من الخلايا .وبما أنه لا يوجد قوة خارجية تقوم بحمل الخلايا ووضعها في الأماكن المخصصة لها في جسم الكائن كما يفعل البشر عندما تصنيع أشيائهم فإن هذه المهمة تقع على عاتق الخلية الأم وما تنتجه من خلايا أثناء عملية الانقسام المتكررة .ويقع على عاتق الخلية الأولى تحديد عدد الانقسامات التي ستلزم لإنتاج جميع الخلايا التي يحتاجها بناء جسم الكائن وبما أنها ستختفي بمجرد انقسامها إلى خليتين جديدتين فإن عدد الانقسامات التي ستجريها كل من هاتين الخليتين يجب أن يكون مسجل في داخلها ومع تكرار عمليات الانقسام يجب أن يوجد مؤشر في داخل كل خلية من الخلايا الناتجة يحدد عدد الانقسامات التي ستجريها في المستقبل .وعلى عاتق الخلية الأولى كذلك قبل أن تنقسم أن تحدد المهام التي ستقوم بها الخليتان الناتجتان عنها وهاتان بدورهما يجب أن تقوما بتحديد مهام الخلايا الأربع التي ستنتج عن انقسامهما وهكذا يتم توزيع المهام على بقية الخلايا التي ستنتج عن الانقسام المتكرر للخلية الأولى .ومن الواضح أنه بعد حدوث عدد معين من الانقسامات تبدأ الخلايا بتنفيذ مهامها المختلفة فخلية واحدة فقط ستتولى تصنيع الهيكل العظمي وثانية للجهاز العضلي وثالثة للجهاز العصبي وكذلك هو الحال مع بقية أجهزة الجسم كالجهاز الدوري والهضمي والجلدي والبصري والسمعي والتناسلي .وبما أن هذه الخلايا تتلقى أوامر انقسامها من شريط الحامض النووي الذي في داخلها فهذا يستلزم أن تقوم كل خلية من هذه الخلايا بتنفيذ جزء محدد من برنامج تصنيع الكائن المخزن في الشريط الوراثي الكلي .إن برنامج التصنيع الكلي مكون من عدد كبير من البرامج الأصغر حجما يتكفل كل واحد منها بتصنيع جزء معين من جسم الكائن وهذه البرامج الصغيرة بدورها مكونة من عدة برامج أصغر مسؤولة عن تصنيع مكونات هذه الأجزاء .أما المشكلة العويصة في عملية التصنيع هذه فهي في طريقة ترتيب هذه البرامج في داخل البرنامج الرئيسي بحيث يتم تنفيذ هذه البرامج وفقا للخطة التي سيتم بها تصنيع جسم الكائن وبحيث تضع أجزاء الجسم المختلفة في الأماكن المخصصة لها أولا بأول .ومما يزيد من صعوبة ترتيب وتنفيذ هذه الب ارمج التداخل الكبير بين الأجهزة المختلفة لجسم الكائن فبعض مكونات الجهاز الدوري والعصبي تمتد إلى داخل مكونات الأجهزة الأخرى والجهاز البصري والسمعي موجودة في داخل تجاويف الهيكل العظمي والجهاز العضلي يرتبط ارتباطا كبي ار بالهيكل العظمي .وهذا يتطلب ممن يقوم بكتابة برامج تصنيع الأجهزة المختلفة أن يراعي هذا التداخل الشديد بين هذه الأجهزة ويضمن توافق أحجامها ووظائفها عند تصنيع جسم الكائن .فعلى سبيل المثال فإن خطأ بسيطا في برنامج التصنيع قد يجعل من حجم العين أو المخ أو الأسنان أكبر من التجويف المخصص لها في داخل الجمجمة .وبما أن كل خلية من خلايا الجسم المراد تصنيعه تقوم بتنفيذ جزء البرنامج الخاص بها حسب موقعها من الجسم وبشكل مستقل عن بقية الخلايا فإن هذا يتطلب أن تكون الأوامر الصادرة عنها في كل لحظة من لحظات تصنيع الكائن على درجة عالية من التنسيق والتزامن ليظهر الكائن الحي بالشكل المطلوب .وبما أنه لا يوجد أي نظام تحكم مركزي يعمل على التنسيق بين الخلايا أثناء انقسامها لتصنيع الكائن فإن عملية التنسيق هذه تتم بشكل غير مباشر بين الخلايا من خلال الأوامر التي تصدرها أشرطتها الوراثية بشكل مستقل ولكن بتزامن

منقطع النظير.

لقد أنكر القرآن الكريم على الإنسان الذي يرى هذه الطريقة العجيبة في تصنيع الكائنات الحية ابتداء من خلية واحدة تنقسم بلايين المرات إلى أن تنتهي بكائنات حية في أجسامها من تعقيد التركيب ما لا زال البشر يجهلون كثي ار من

من

من أي

خلقه

فقد ره"

الإنسان ما أ

شيء

خلقه

كف ره

نطفة

أسرارها ثم ينسب ذلك للصدفة فقال عز من قائل " قت ل

عبس .19-17وان كان هناك من عذر لكفر الجاهل بتفصيلات هذه المعجزة في خلق الكائنات ،فإن العلماء الذين

354