تطبيقات علم الحياة Application of Biological scienc

تطبيقات علم الحياة Application of Biological scienc

الحرب البيولوجية (Biological warfare)

بدأت فكرة الحرب البيولوجية بعد الحرب العالمية الأولى. وهي تعني استخدام الكائنات الحية الممرضة، أو المميتة، أو نواتجها السامة، وإطلاقها كأسلحة بيولوجية (Biological weapons) للقضاء على جيش العدو، أو حيواناته النافعة، أو نباتاته الاقتصادية. والكائنات الحية المستخدمة في هذا المجال كثيرة ومتنوعة. وهي تشمل بعض الكائنات مثل البكتيريا، أو الفيروسات، أو الفطريات، أو الطحالب، أو سموم نباتية، أو حيوانية. وهناك بعض الشروط العامة اللازم توفرها في نوعية الأسلحة البيولوجية يمكن إيجازها فيما يلي:
o سهلة التحضير في الحرب.
o أن تكون كائنات حية ضارة يمكن التعامل معها ونقلها بسهولة.
o ذات خصائص فسيولوجية وبيئية لمقاومة الظروف غير الملائمة كدرجة الحرارة والملوحة والرطوبة والجفاف.
o أن تكون ذات فاعلية وبائية عالية، سريعة الانتشار ولا تحتاج إلى فترة حضانة طويلة لإحداث المرض. ولا تحتاج إلى عائل وسيط لنقلها إلى الإنسان. أي تنتقل عن طريق الهواء أو الماء أو الطعام.
o أن تكون مقاومة لوسائل الوقاية المختلفة مثل المضادات الحيوية.
وهناك أنواع عديدة ومختلفة من الكائنات الحية المستخدمة كأسلحة بيولوجية نذكر منها ما يلي:

البكتيريا (Bacteria): هناك العديد من أنواع البكتيريا التي تسبب أمراضاً يمكن اعتبارها أسلحة بيولوجية منها:
بكتيريا الطاعون (Bubonic plague) – بكتيريا الجمرة الخبيثة (Malignant anthrax) – بكتيريا الكوليرا (Cholera) – بكتيريا الحمى المتموجة (Meliodosis.

الفطريات (Fungi): يوجد أنواع مختلفة من الفطريات المسببة للأمراض والتي يمكن نشرها أثناء الحرب منها:
فطر كوكسيود مايكوسيس (Coccidial mycosis) الذي يسبب التهاب رئوي حاد بالإضافة إلى الالتهابات الجلدية. وفطر نوكارديوسيس (Nocardiosis).

الفيروسات (Viruses) هناك عدداً كبيراً من الفيروسات التي تسبب أمراضاً خطيرة يمكن إطلاقها أثناء الحرب كأسلحة بيولوجية. ومن أمثلتها:
فيروس الجدري (Smallpox virus)، فيروس الحمى الصفراء (Yellow fever virus)، فيروس الالتهاب الدماغي (Encephalomyelitis virus)، فيروس الإيدز (AIDS virus)، فيروس الحمى القلاعية Foot and mouth disease (FMD) virus]، وفيروس الإيبولا (Ebola virus).

وهناك كائنات أخرى يمكن أن تسبب أمراضاً خطيرة مثل الطحالب الخضراء المزرقة السامة (Toxic blue green algae) والميكروبات المهندسة وراثياً.
ولا شك أن هذه تطبيقات سيئة لعلوم الأحياء لأنها مجلبة للضرر والدمار. وهي عديمة الرحمة، وخالية من السلوك الحضاري. وتعتبر الأسلحة البيولوجية من اشد الأسلحة خطرا على العالم، إذا امتلكها الإرهابيون. وينبغي علينا تعلم كيفية مقاومتها وإلغاء مفعولها. ومن المعلوم أن هناك جهود حثيثة يقوم بها العلماء في شتى بقاع المعمورة وذلك لإيجاد العلاجات الناجعة لتكون وسائل دفاع ضد تلك الميكروبات القاتلة. وقد نجح علماء أمريكيون في التوصل إلى لقاح فعَّال ضد فيروس الإيبولا القاتل بسرعة فائقة.


التقنية الحيوية (Biotechnology)

لقد أدى التطور الكبير في أجهزة التحليل البيولوجية إلى تطور سريع وهائل في علوم الحياة، وخاصة في الثلاثة عقود الأخيرة من القرن العشرين. وقد نتج عن ذلك ظهور فروع جديدة تحت علم الحياة ذات صلة مباشرة وكبيرة بحياة ورفاهية الإنسان. ومن أبرز هذه العلوم هو ما يعرف بالتقنية الأحيائية (Biotechnology) والذي أصبح يمثل القاعدة الأساسية لبرامج التنمية المختلفة، بل يعتبر مؤشراً على مدى التفوق العلمي والتقدم الحضاري لاسيما في مجال توفير وتنمية احتياجات الإنسان الغذائية والدوائية والصناعات البيئية والاقتصادية وغيرها. وهناك العديد من التطبيقات التي تُستخدم فيها التقنية الأحيائية نذكر منها ما يلي:

الهندسة الوراثية (Genetic engineering)

وهي تعني عزل الجينات من كائن ما ونقلها إلى كائن آخر. والهدف من ذلك إضافة جين معين لإنتاج مواد نافعة أو التخلص من جين آخر لإلغاء تأثيره السلبي. والأمثلة على ذلك كثيرة منها إنتاج هرمون الأنسولين بواسطة البكتيريا، حيث تم عزل الجين المسئول عن إنتاج هرمون الأنسولين من الإنسان وإضافته للمادة الوراثية في بكتيريا إ-كولاي (E-coli bacteria) مما أدى إلى إنتاج ذلك الهرمون من البكتيريا وتوفيره لمريض السكري بتكلفة زهيدة. أيضاً تم عزل الجين المسئول عن تحليل وتكسير الكربوهيدرات لتحويل الخشب والتبن إلى سكر. وعلى المستوى الحيواني فقد أمكن بالهندسة الوراثية من إنتاج سلالات على درجة عالية من التخصص في الإنتاجية سواءً كانت من ناحية إنتاج اللحوم أو الحليب أو الصوف. بالإضافة إلى التخلص من بعض الأمراض الوراثية التي من شأنها أن تقلل من كفاءة الإنتاجية. وفي النبات فقد تم التحكم في الجينات المسئولة عن نسبة البروتين أو الدهن أو شكل وطول النبات لاختيار الأفضل. كما أدى استخدام تقنيات الهندسة الوراثية إلى التحكم بزيادة مقاومة النبات للأمراض أو الحشرات الضارة، بالإضافة إمكانية زيادة مقاومة النبات للظروف البيئية الصعبة كالملوحة والجفاف. كما أدى استخدام الهندسة الوراثية إلى توصل العلماء في مطلع القرن الحالي الحادي والعشرون إلى رسم خريطة الجين البشري (Human Genome)، مما قد يفتح المجال بشكل اكبر إلى التخلص من الأمراض الوراثية في الإنسان.

التقنية الحيوية الزراعية (Agricultural biotechnology)

تستخدم التقنية الحيوية في مجال الزراعة لأغراض عديدة وهامة منها:
• تحسين نوعية وكمية المحاصيل الزراعية وزيادة الإنتاج.
• التحكم بالآفات الحشرية التي تصيب المحاصيل الزراعية.
• تحضير أو تصنيع السماد الحيوي (Biofertilizer) (تثبيت النيتروجين)، بواسطة بعض الكائنات الأولية مثل بكتريا النيتروجين، وبعض أنواع الطحالب الخضراء المزرقة.
• زراعة الأنسجة.
• زيادة وتحسين الإنتاج الحيواني كماً ونوعاً.


صناعة التخمر (Fermentation industry)

التخمر إحدى طرق التقنية الحيوية حيث تستخدم فيه الكائنات الدقيقة التي تقوم بعملية التخمر لإنتاج وتصنيع العديد من المنتجات الهامة في حياة الإنسان. مثل تحليل السكر بواسطة البكتيريا أو الخميرة (Yeast) لإنتاج الكحول والخل. كما ساهمت التقنية الحيوية بشكل كبير في تطوير الطرق التي تستخدم فيها الكائنات الدقيقة في صناعة مشتقات الحليب، مثل الجبن، أو القشدة وغيرها. حيث تم إنتاج العديد من المواد المختلفة والضرورية من الكائنات الدقيقة لتصنيع مشتقات الحليب. كما أُسْتِخْدِمت بنجاح العديد من أنواع البكتيريا والفطريات في إنتاج المضادات الحيوية، والإنزيمات، والأدوية، والأحماض، والفيتامينات، والمركبات الكيميائية النادرة.


كشاهد في الجريمة (Crime witness)

تعتمد كثير من الدول حالياً على علم الحياة ممثلاً في أحد فروعه وهو الوراثة الجزيئية، كأحد الشهود المهمين في الفصل في معظم القضايا، سواءً الجنائية كالقتل، أو الشرعية كالزنا. وذلك عن طريق إجراء البصمة الوراثية (DNA finger print) للشخص المتهم. حيث يتم تحليل المادة الوراثية للمتهم، إذ أن خصائص المادة الوراثية لكل شخص هي بمثابة البصمة التي يتميز بها أي شخص عن الشخص الآخر.


الفائدة من دراسة علم الحياة
الطب

معرفتنا للكائنات الحية وعلاقة بعضها ببعض من الناحية التشريحية من الأسس الرئيسة في علم الجراحة، الذي يعتمد أساساً على التشريح. كما أن معرفتنا لمسببات الأمراض يتطلب الإلمام بالكائنات الحية المسببة لها، مثل البكتيريا، والفيروسات، والطفيليات، والفطريات ... . أضف إلى ذلك أن الكثير من الأدوية المستخدمة لعلاج الأمراض، هي من أصل حيواني، أو نباتي، أو كائن دقيق. فلذا كانت دراستنا لعلم الحياة والعمل على تقدمه منفعة لنا في هذا المجال الهام لحياتنا وسعادتها كيف لا "والعقل السليم في الجسم السليم".


الزراعة

يهتم علم الزراعة بتوفير الثروات اللازمة لغذاء الإنسان. وكلنا يعلم أن أغلب هذه الثروات لا يتعدى أن يكون حيواناً أو نباتاً. ولقد كان لتقدمنا في دراسة الكائنات الحية أثر كبير في تحسين إنتاج هذه الثروات كماً وكيفاً لتقابل حاجة الإنسان إلى الغذاء.


المنتجات الاقتصادية

كثير من المنتجات الاقتصادية التي يستخدمها الإنسان في حياته هي من أصل حي. فالأخشاب ومعظم الصبغات الطبيعية والورق والأصواف والأنسجة القطنية والحريرية هي من أصل نباتي أو حيواني. كما أن كثيراً من المواد الكيميائية الداخلة في كثير من الصناعات الحديثة توفرها لنا الكائنات الحية، وهي ذات أثر واضح في الاستفادة بها في حياتنا الاقتصادية. ودراستنا للكائنات الحية يعلمنا كيف نحسن من أدائها، والذي بدوره يؤدي إلى تحسين المنتجات الاقتصادية من تلك الكائنات.

توفير معلومات لخدمة العلوم الأخرى

لقد أصبح واضحاً الآن أن العلوم تعتمد على بعضها البعض. ولذا نجد أن الطالب يدرس علوماً كثيرة قبل أن يتخصص في أحدها. فعلم الحياة يفيد ويستفيد من علم الجغرافيا، وكذلك علم الكيمياء يفيد ويستفيد من علم الحياة من خلال علم الكيمياء الحيوية. ولعل دراستك المستقبلية إن قدر لك التخصص في هذا العلم توضح لك هذه العلاقات أكثر وأكثر.
وكمثال على العلاقة بين علم الحياة والعلوم الأخرى نجد أن ذرات العناصر التي تدخل في تركيب الكائنات الحية يمكن التعرف على تركيبها الذري والجزيئي عن طريق فهمنا لمبادئ علم الكيمياء، وأما معرفة خواصها الفيزيائية فهي عن طريق فهمنا لمبادئ علم الفيزياء.
ومن ذلك يستفيد علم الكيمياء الحيوية وعلم الفيزياء الحيوية اللذان بدورهما يفيدان علم الحياة بمعرفة الطرق التي يتتبعها عالم الأحياء لدراسة الظواهر المتعلقة بالأساس الجزيئي أي بدور الجزيئات في بناء ووظائف الأعضاء. أيضاً الرياح المحملة بالغبار يهتم بها علم الجغرافيا ولكن عند بناء مصدَّات نباتية لها فإنه يجب الإلمام بمعرفة النباتات المناسبة لذلك، وهذا يأتي عن طريق دراستنا لعلم الحياة

دمتم للجميع
ـــــــــــــــــــ
سامي السعدي