د احمد جلال يكتب: أهم 10 أدوار للتكنولوجيا الحيوية في تربية الأحياء المائية

عميد كلية الزراعة – جامعة عين شمس – مصر

الحديث عن أهم عشرة أدوار للتكنولوجيا الحيوية في تربية الأحياء المائية يستوجب تناولها محتواها بمزيد من التفاصيل وهي:

اولا: التغذية

قد يكون النهج الجيد هو تحسين جودة واستخدام مختلف المنتجات الثانوية الزراعية والصناعية لتحقيق الكفاءة. لم يتم استخدام المواد الغذائية المختلفة التي لها قيم محتملة كمكونات لتغذية الأسماك من الناحية التغذوية لأنها تحتوي على عوامل سامة أو مضادة للتغذية. إن الحاجة إلى التكنولوجيا الحيوية هي تطوير أنواع جديدة من المواد الغذائية بمحتوى منخفض من العوامل المضادة للتغذية.

التطورات الأخرى للأعلاف المحسنة هي:

1- أدى تطوير الاضافات الغذائية، مثل الاستيرويدات anabolic steroids وهرمونات الغدة الدرقية، إلى زيادة نمو أسماك السلمون.
2- تطوير أنظمة غذائية صناعية جديدة ، مثل المغلفات الدقيقة micro-encapsulations لمغذيات المرشح (المحار وبلح البحر).
3- تحسين كائنات العلف وحيدة الخلية (الطحالب، الخميرة، البكتيريا).

ثانيا: التغذية باستخدام المنبهات والإشارة الكيميائية

للحصول على التسلسل الكامل للسلوك التغذوي من خلال التعرف الأولي على الاضراب عن تناول جزيئات الطعام، ومن الضروري تحديد محفزات التغذية أو الإشارة الكيميائية. وبالتالي، من الضروري تصميم أو هندسة السلالة البكتيرية وراثيًا بخصائص تتمتع بقدرة أفضل على تحلل السليلوز.

ثالثا: تقليل الطلب على الأكسجين الكيميائي داخل البركة

تقلل المعالجة الميكروبية لمخلفات الماشية من خلال الهضم اللاهوائي في مصانع الغاز الحيوي من ثاني اكسيد الكربون في البركة، كما أنه يحسن جودة التسميد للمدخلات، وقد اكتسبت التكنولوجيا الحيوية أهمية كبيرة في تنمية تربية الأحياء المائية من خلال زيادة مستويات تثبيت النيتروجين في الأحواض من خلال التسميد الحيوي مع الطحالب الخضراء المزرقة (أزولا azolla) والسماد الأخضر ومن خلال التلاعب الجيني للبكتيريا لتحسين قدرتها على تثبيت النيتروجين. وقد أدى هذا بالتأكيد إلى زيادة إنتاج الأسماك.

رابعا: إدارة هرمونات الثديية

تم استخدام هرمونات الغدد التناسلية الثديية على نطاق واسع لتفريخ الكارب وسمك السلور. تتم ممارسة التلاعب الهرموني بالجنس للسيطرة على التكاثر غير المرغوب فيه في الامهات غزيرة الإنتاج مثل الكارب الشائع والبلطي. إن إعطاء هرمونات نمو الثدييات من خلال العلف أو الحقن قد عزز نمو الأسماك. يحسن التلاعب بانتاج أحادي الجنس االقيمة الغذائية للسمك ونموه.

خامسا: الحفظ بالتبريد

يشير الحفظ بالتبريد إلى الحفاظ على الجاميطات والجنين بشكل عام عند درجة حرارة أقل من درجة التجمد لتوفير المواد الوراثية بسهولة لأغراض التكاثر والبحث. تم تطوير الحفظ بالتبريد من الذوبان بنجاح للعديد من الأسماك. إنه ضروري لأن ذكور بعض أنواع الأسماك تنضج في وقت أبكر من الإناث وسيكون هناك ندرة في الذكور النازحين عندما تكون الأسماك الأنثوية الكاملة متاحة. سهّل الحفظ بالتبريد لكل من الزيجوت والأجنة عمل برنامج لإنتاج بذور الأسماك على نطاق واسع.

سادسا: استخدام الألومونات والفيرومونات

في التكاثر المحرض على نطاق واسع، يكون لاستخدام الألومونات والفيرومونات أهمية كبيرة. في إطار برنامج التكنولوجيا الحيوية، من الضروري دراسة دور الفيرومونات هي:

1. الإنذار والسلوك الاجتماعي pheromones in alarm and social behavior
2. التعرف على الأنواع والجنس species and sex recognition
3. السلوك الجنسي sex behavior
4. التعرف على الأراضي والفضاء space recognition

سابعا: التلاعب الجيني

يشار إلى التغيير في التركيب الوراثي لأي كائن حي عن طريق تطبيق التقنيات الحيوية المحسنة باسم التلاعب الجيني. يمكن للأسماك، بشكل عام، أن تتحمل مجموعة واسعة من التلاعب الجيني أكثر من حيوانات المزارع الأرضية.

أ- التلاعب بالكروموسومات Chromosome Manipulation
من خلال التلاعب بالكروموسوم، يمكن تحسين المخزون السمكي من أجل التكاثر والاستزراع عن طريق التوليد gynogenesis، التولد الذكوري androgenesis وتعدد الصبغيات polyploidy.

1- التوليد (الوراثة الامية) Gynogenesis (all Maternal Inheritance)
يمكن تحفيز Gynogenesis في الأسماك عن طريق تحفيز التطور التوالد العذري parthenogenetic لبيض الأسماك عن طريق الحيوانات المنوية المعطلة صناعياً. ومن خلال الأشعة السينية X-ray أو أشعة UN-rays، يمكن تدمير المحتويات الالوراثية (DNA) في الحيوانات المنوية. مع مثل هذه الحيوانات المنوية الإخصاب سيحدث دون أي مساهمة منهم. الأفراد ثنائيي التوالد diploid parthenogenetic من شأنه أن يؤدي إلى ذرية تمتلك الوراثة الامية فقط ومن امثلتها كارب الحشائش Grass carp، السلمون Salmon، تراوت قوس قزح Rainbow trout، إلخ.

2- الذكورة (الوراثة الابوية) Androgenesis (all Paternal Inheritence)
وبالمثل مع الأشعة السينية أو الأشعة السينية للأمم المتحدة ، يمكن تدمير جينوم البويضات والتخصيب بالحيوانات المنوية الطبيعية من شأنه أن ينتج ذكور متجانسة تمتلك صفات الاباء الذكور فقط ومن امثلتها الكارب الشائع.

3- تعدد الصبغيات: Polyploidy
يمكن تحقيق تعدد الصبغيات (الأفراد الذين لديهم مجموعات إضافية من الكروموسومات) عن طريق تعريض البيض المخصب للحرارة أو البرودة أو الضغط أو الصدمات الكيميائية.

ويؤدى تعدد الصبغيات الي:

(1) الأفراد العقيمون Sterile individuals
(2) تعزيز النمو والحيوية
(3) تحسين جودة اللحم في بعض الأسماك
(4) أكثر قابلية للتطبيق ومثالية لإنتاج أنواع هجينة جديدة.
(ب) نقل الجينات: Gene Transfer or Transgenesis
ينتج عن التحوير الجيني تكوين أسماك محورة وراثيا transgenic fish. التقنيات المستخدمة هي من خلال الحقن المجهري والتثقيب الكهربائي ، يتم إدخال الجينات في الجنين أحادي الخلية one-celled embryo أو البويضة oocyte.

إمكانات نقل الجينات هي:

(1) زيادة القدرة على تحمل العوامل الفيزيائية، مثل تحمل البرودة باستخدام جين مضاد للتجمد antifreeze gene.
(2) تسريع النمو باستخدام جينات هرمون النمو growth hormone genes
(3) الاستخدام الفعال للغذاء من قبل الأسماك من خلال التلاعب بالمسارات البيوكيميائية.
(4) زيادة مقاومة المرض باستخدام جينات مقاومة مرض معين (مثل مستقبلات الخلايا التائية ، الجلوبولين المناعي ، الليمفوكينات ، إلخ).
(5) تعديل السلوك (النضج، التكاثر، السيطرة على الجنس، إلخ) من خلال تنظيم وظيفة الغدد الصماء.
(ج) تطبيق التكنولوجيا الحيوية لاستنبات الخلايا على الطحالب البحرية الكبيرة micro-algae
يمكن إجراء هندسة وراثية للأعشاب البحرية بسهولة. في العديد من البلدان البحرية، يتم إنتاج أطنان من الأعشاب البحرية من خلال الاستزراع البحري، والتي تستخدم كغذاء بشري (أعشاب بحرية خضراء) وللإنتاج التجاري للغرويات النباتية (أجار ، طحالب، كاراجيناس، إلخ) للأغراض الصناعية.

ثامنا: التلاعب الهرموني للسيطرة على الجنس 

تستخدم الهرمونات الجنسية (steroids) لإنتاج أحادي الجنس mono-sex لاستزراع البلطي على وجه الخصوص. ولأن البلطي غزير الإنتاج، فإنه يخلق مشكلة في الاستزراع في الأحواض الترابية لأنه يؤدي إلى الاكتظاظ بالأسماك صغيرة الحجم وبالتالي يؤدي إلى انخفاض الإنتاج.

لذلك، تتحكم الزريعة أحادية الجنس في عملية التكاثر وتساعد أيضًا في زيادة الإنتاج. للحصول على الذكور فقط عن طريق عكس الجنس sex reversal method، يتم تغذية اليرقات المبكرة للبلطي androgen 17-a methyl testosterone لتحريض الانعكاس الجنسي من الإناث إلى الذكور ذات النمط الظاهري.

وبالمثل، في الأنواع التي تكون الإناث فيها أكبر حجمًا وتنمو أسرع من الذكور، يمكن إنتاج الإناث فقط للاستزراع أحادي الجنس عن طريق إطعام الزريعة estrogen 17b-Estradiol benzoate أو ثنائي إيثيل ستيبسترول diethyl stibestrol.

تاسعا: إدارة أمراض الأسماك

يمكن السيطرة على أمراض الأسماك من خلال تطوير لقاحات منتجة بالتكنولوجيا الحيوية. تم تطوير لقاحات ضد داء الـ vibriosis والـ furunculosis وهي متوفرة في السوق.

ومع ذلك، فهي مخصصة لأنواع الأسماك المحدودة. هناك طلب متزايد على استخدام التكنولوجيا الحيوية لتطوير لقاحات ضد الأمراض البكتيرية والفيروسية وغيرها من الأمراض التي تؤثر على العديد من أنواع الأسماك القابلة للاستزراع ذات الأهمية التجارية.

عاشرا: الابحاث الحالية والمستقبلية

أدى التقدم التكنولوجي إلى تطوير منتجات استزراع اللؤلؤ في المياه العذبة والبحرية مثل الكيتين chitin، والشيتوزان chitosan، إلخ.

ومن الضروري إجراء مزيد من الدراسات علي تقنيات الإنتاج الأكثر كفاءة وعلى نطاق واسع. يجب توجيه الانتباه نحو التحسين الوراثي للمخزون السمكي من خلال الانتخاب والهندسة الوراثية، وتقنيات الحفظ خارج الوضع الطبيعي، وعمل بنك للجينات، مما سيؤدي لاحقًا إلى أبحاث مستقبلية.

ويجب دراسة التأثير الاجتماعي لمصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية، والحاجة هي تطوير معايير لإجراء تقييم الأثر الاجتماعي. وبالتالي، من أجل تطوير التكنولوجيا الحيوية، هناك حاجة ماسة إلى تحسين امكانات المختبرات وجذب الشباب للبحث والتدريب.

وتجدر الإشارة إلى أن الموارد المائية في الدولة ليست متاحة فقط للاستزراع المائي حيث يوجد ضغط مفرط على استخدامها من عدة قطاعات أخرى.

لذلك، فإن أي نمو إضافي في تربية الأحياء المائية من أجل قفزة كمية يجب أن يكون رأسيًا وقائمًا على التكنولوجيا. إن نقل التكنولوجيا من المختبر إلى الميدان له أضراره الخاصة.

واليوم، تم إظهار حوالي 30٪ فقط من التكنولوجيا التي أثبتت جدواها والمتوفرة في مختلف مجالات الاستزراع المائي. وبالتالي، هناك حاجة ملحة لتضييق الفجوة بين نتائج البحوث وتلك الموجودة في مجال الاستزراع المائي.