توليد سلالات فرز جنسيّـة سيسجينية في آفات الحشرات

لماذا يهمنا فرز الحشرات الصغيرة

كل عام، تهاجم ذبابات آكلة الفاكهة المحاصيل وتدفع أسعار الغذاء للارتفاع. إحدى أنجح الوسائل الصديقة للبيئة للسيطرة على هذه الآفات هي إطلاق أعداد كبيرة من الذكور العقيمة، التي تتنافس مع الذكور البرية وتقلِّص التجمع تدريجياً. لكن لأجل تنفيذ ذلك بكفاءة، يجب على المصانع فصل الذكور عن الإناث بالملايين—وهو عمل بطيء وعرضة للأخطاء. تقدّم هذه الدراسة طريقة جديدة ودقيقة لبناء سلالات حشرية يمكن تمييز ذكورها وإناثها بسهولة بمجرد النظر إليها في مرحلة العذراء، دون إضافة أي حمض نووي غريب إلى جينوماتها.

طريقة أنظف لبناء سلالات فرز جنسي

لقد تم إنشاء "سلالات فرز وراثي للجنس" سابقاً في آفات زراعية وحشرات ناقلة للأمراض لتسهيل فصل الجنسين. المثال الكلاسيكي في ذبابة البحر الأبيض المتوسط يربط بين صفتين مفيدتين—لون العذراء وحساسية الحرارة—بمنطقة من كروموسوم الذكر باستخدام الإشعاع. تفقس الذكور من عذاريب بنية والإناث من عذاريب بيضاء، ويمكن معالجة الأجنة بالحرارة بحيث يبقى الذكور فقط. ومع ذلك، يمكن أن تقلل هذه الطريقة من اللياقة، وتسبب عقماً جزئياً في الذكور، وأحياناً تفقد موثوقيتها بسبب إعادة ترتيب جيني. كما أنها تعتمد على ترتيبات كروموسومية معقدة يصعب إعادة إنتاجها في أنواع أخرى.

تصميم نظام فرز جنسي سيسجيني

سعى الباحثون لتصميم نظام أبسط وأكثر استقراراً ومقبولاً محتملًا أطلقوا عليه سلالة فرز وراثي سيسجيني. تعني "سيسجيني" أن جميع الأجزاء الوراثية مأخوذة من نفس النوع، دون إضافة جينات غريبة. عملًا في ذبابة البحر الأبيض المتوسط، استخدموا تحرير الجينوم المبني على كريسبر لإدخال مقطع ضابط محدد للجنس، يوجد طبيعياً في جين يحدد الأنثى يُسمى transformer، داخل جين يتحكم بلون العذراء يُعرف باسم white pupae. يتم التعامل مع هذا المقطع المُدرج بشكل مختلف في الذكور والإناث عند قراءة الجين، لذا يتصرف الجين المعدّل بطرق متعاكسة في الجنسين.

تحويل اللون إلى علامة جنسية مدمجة

بفضل هذا التعديل الذكي، تنتهي العذاريب الذكرية والأنثوية بألوان مختلفة الآن. عند الإناث، يُقص المقطع الضابط المُدرج أثناء معالجة الجين، مما يسمح لجين white pupae بالعمل بشكل طبيعي وإنتاج عذاريب بنية. أما في الذكور، فيُترك المقطع في مكانه، معطلاً الجين وممنعاً إنتاج البروتين الطبيعي، فتنمو العذاريب الذكرية بيضاء. قام الباحثون بتربية هذا النسخ المعدّل ليكون موجوداً في نسختين في جميع الذباب، فأنشأوا سلالة جديدة أسموها IMPERIAL. في هذا الخط، كل عذراء بيضاء تتطور لتصبح ذكراً وكل عذراء بنية تصبح أنثى، مما يجعل فرز الجنسين بسيطاً مثل الفرز حسب اللون.

اختبار القوة والاستقرار والسلوك

لاختبار مدى عملية IMPERIAL للسيطرة على الآفات على نطاق واسع، قارنها المؤلفون بكل من سلالة برية نمطية وسلالة الفرز الوراثي الشائعة VIENNA 8. على مدى أجيال متعددة، حافظت IMPERIAL على تطابق تام بين لون العذراء والجنس وحافظت على نسبة 1:1 متساوية بين الذكور والإناث. في المقابل، كثيرا ما أنتجت VIENNA 8 عدداً أقل من الإناث، مما يشير إلى موت أنثوي خفي أو تكاليف أخرى. كانت النجاة من البيضة إلى البالغ وطول عمر البالغ في IMPERIAL شبيهة بالسلالة البرية وأفضل من VIENNA 8 في عدة مقاييس. كما أن التطور من البيضة إلى البالغ ميّزياً أسرع مما كان عليه في VIENNA 8، حيث نمت إناثها ببطء أكبر على وجه الخصوص. عند إعطاء الإناث من سلالة اختبار خياراً بين الذكور من الثلاث سلالات، تزاوجت إناث الاختبار مع ذكور IMPERIAL تقريباً بنفس قدر تزاوجها مع ذكور VIENNA 8، رغم أن ذكور السلالة البرية ظلت الأكثر جاذبية.

ما يعنيه هذا لمستقبل مكافحة الآفات

تُظهر سلالة IMPERIAL أن تعديلًا واحدًا دقيقًا يستخدم فقط حمضاً نووياً أصيلاً يمكنه إنشاء علامة مرئية موثوقة تفصل بين الذكور والإناث في آفة زراعية رئيسية. وبما أنه لا تُضاف جينات غريبة، فقد تكون مثل هذه السلالات السيسجينية أسهل في التنظيم وأكثر قبولاً للجمهور من الحشرات المحوَّرة وراثياً بالكامل، رغم أن ذلك سيعتمد على القواعد المحلية. يمكن أن تُطبَّق نفس الاستراتيجية—اقتراض مقطع ضابط خاص بالجنس من نظام تحديد جنس النوع نفسه وإدخاله في جين علامة مرئي—من حيث المبدأ على آفات ذباب الفاكهة الأخرى والباعوض. ومع مزيد من الاختبارات في مرافق التربية الواقعية، قد تجعل سلالات الفرز السيسجينية مثل IMPERIAL إطلاقات الذكور العقيمة أرخص وأكثر فعالية وأكثر قابلية للاستخدام على نطاق واسع، مما يساعد على حماية المحاصيل مع تقليل الاعتماد على المبيدات الحشرية واسعة الطيف.

الاستشهاد: Davydova, S., Liu, J., Kandul, N.P. et al. Generating cisgenic sexing strains in insect pests. Commun Biol 9, 363 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09624-9

الكلمات المفتاحية: تقنية الحشرات العقيمة, سلالة فرز وراثي للجنس, ذبابة البحر الأبيض المتوسط الفاكهية, تحرير الجينوم بتقنية كريسبر, مكافحة الآفات بالسيسجينية