شکل‌گیری مهندسی ژنتیک در کشاورزی

بشر حداقل از ده هزار سال پیش تاکنون اصلاح نباتات را انجام داده است. پرورش اولیه گیاهان شامل انتخاب یک گیاه، میوه، بذر، گل‌ یا دیگر قطعات قابل تکثیر در گیاهان بر اساس صفت موردنظر بود. صفات انتخابی شامل بازدهی بالاتر، کاهش سمیت و بهبود طعم و شکل ظاهری میوه‌ها و دانه‌ها بود. این ویژگی‌ها باعث می‌شد که دانه‌ها خرد نشده و برداشت آن‌ها آسان‌تر شود. چنین انتخابی این اجازه را به بشر می‌داد که تعداد زیادی گیاه وحشی را به‌صورت محصولات زراعی اصلاح کند مانند: گندم (Triticum aestivum)، برنج (Oryza sativa)، ذرت (Zea mays)، سیب‌زمینی (Solanum tuberosum)، گوجه‌فرنگی (Solanum lycopersicum).

یکی از بارزترین مثال‌های اهلی سازی (اصلاح)، ذرت است. اهلی سازی ذرت وحشی از حدود ۶ تا ۱۰ هزار سال پیش توسط کشاورزان باستان در آمریکای میانه آغاز شد.  تحقیقات در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم منجر به درک بهتری از علم ژنتیک شد و پرورش‌دهندگان گیاهان با دقت بیشتری این علوم را به کار بستند.

در دهه ۱۹۸۰، آزمایشگاه‌ها و شرکت‌های علمی فعالیت‌های خود را به تولید گیاهانی که بتوانند به‌عنوان محصولات تجاری در بازار عرضه شوند، معطوف کردند. ایالات متحده در سال ۱۹۸۵ با رهاسازی اولین محصول تغییر یافته ژنتیکی در محیط‌زیست موافقت کرد. در سال ۱۹۸۸ شرکت کالجین مجوز دولت آمریکا را برای آزمایش‌های میدانی محصولی دریافت کرد که سرانجام به‌عنوان گوجه‌فرنگی FLAVR SAVR™ شناخته شد؛ گوجه فرنگی‌ای که صفتی برای تاخیر در رسیدن میوه داشت. این گوجه فرنگی درنهایت اولین محصول تراریخته ای بود که جهت عرضه تجاری در سال ۱۹۹۴ کشت شد. در سال ۱۹۸۹ شرکت مونسانتو مجوزهای آزمایش میدانی سویای (Glycine max) مقاوم به علف‌کش گلایفوسیت را دریافت کرد و این سویا برای اولین بار در سال ۱۹۹۶ در ایالات متحده به‌صورت تجاری به فروش رسید.

  توزیع جهانی محصولات تراریخته

در سال ۲۰۱۵ حدود دوازده درصد (۷/۱۷۹ میلیون هکتار از ۵/۱ میلیارد هکتار) از کشتزارهای دنیا زیر کشت محصولات تراریخته قرارداشتند (FAO, 2015; James, 2015). داده‌های سال ۲۰۱۵ نشان می‌دهند که ارقام تراریخته به‌صورت تجاری برای ۹ محصول غذایی، ۳ محصول غیرغذایی و ۲ نوع گل موجود بوده‌اند.

تولید ذرت تراریخته بعد از اولین توزیع تجاری آن در سال ۱۹۹۶ یعنی در زمانی که کمتر از ۳۰۰ هزار هکتار زیر کشت این نوع ذرت بود، پیوسته افزایش یافت (James, 1997). تا جایی که سال ۲۰۰۶، میزان ۲/۲۵ میلیون هکتار در سراسر جهان زیر کشت ذرت بود و این مساحت تا سال ۲۰۱۵ به بیش از دو برابر یعنی معادل ۷/۵۳ میلیون هکتار رسید. این داده‌ها نشان می‌دهد که یک‌سوم کل زمین‌های زراعی ذرت در جهان، زیر کشت ذرت تراریخته قرار گرفته است (James, 2006, 2015).

در سال ۲۰۱۵ انواع تراریخته‌ سویا در بازار این محصول غالب شدند به‌طوری‌که بیش از هشتاد درصد از کل ۱۱۸ میلیون هکتار سویای کشت‌شده جهان در سال ۲۰۱۵ از نوع تراریخته بودند. همانند ذرت، کشت انواع تراریخته‌ ی سویا نیز پس از معرفی آن‌ها در سال ۱۹۹۶ به‌سرعت افزایش یافت. در سال ۲۰۰۱ معادل ۳۳ میلیون هکتار در سراسر جهان، زیر کشت سویای تراریخته بودند (James, 2002)؛ تا سال ۲۰۱۵ بیش از ۹۲ میلیون هکتار زیر کشت انواع تراریخته قرار گرفتند (James, 2015).

هفت نوع محصول غذایی تراریخته دیگر که تا سال ۲۰۱۵ کشت شدند شامل: سیب (Malus domestica)، کلزا (Brassica napus)، چغندرقند (Beta vulgaris)، پاپایا یا خربزه درختی (Carica papaya)، سیب‌زمینی (Solanum tuberosum) ، کدو (Cucurbita pepo) و بادمجان (Solanum melongena) بودند (James, 2015). هرچند به‌جز کلزا که انواع تراریخته آن ۲۴% از کل ۳۶ میلیون هکتار کشت‌شده این محصول در سال ۲۰۱۵ را تشکیل می‌داد، سهم انواع تراریخته این محصولات از کل تولید آن‌ها اندک بوده است (James, 2015).

از محصولات تراریخته ای که به‌طور عمده برای مصارف غیرغذایی استفاده می‌شوند؛ ارقام تراریخته یونجه (Medicago sativa)، کتان (Gossypium hirsutum) و صنوبر (Populus spp.) تا سال ۲۰۱۵ کشت شدند. همچنین از مهندسی ژنتیک برای تغییر رنگ میخک صدپر (Dianthus caryophyllus) و گل سرخ (Rosa spp.) که به‌صورت تجاری عرضه شدند، استفاده گردید (S. Chandler, RMIT University, personal communication December 7, 2015).

تا سال ۲۰۱۵ تولید محصولات تراریخته به‌صورت نامتوازن در جهان پراکنده بود (شکل ۲-۱(. ایالات متحده ده نوع محصول تراریخته و پس از آن کانادا چهار نوع محصول تراریخته تولید کرد. انواع تراریخته‌ ذرت، سویا و کتان در بسیاری از کشورها کشت شدند در حالی که انواع تراریخته یونجه، سیب، صنوبر، سیب‌زمینی، کدو و بادمجان هر کدام فقط در یک کشور کشت شدند. بیش از ۷۰ میلیون هکتار از کل ۷/۱۷۹ میلیون هکتار زیر کشت محصولات تراریخته جهان، در ایالات متحده بوده‌اند. محصولات تراریخته تولیدشده در برزیل، آرژانتین، هند و کانادا ۳/۹۱ میلیون هکتار دیگر را تشکیل می‌دهند و ۵/۱۷ میلیون هکتار باقی‌مانده در میان ۲۳ کشور پراکنده شده است.

در سال ۲۰۱۵ نوعی یونجه که بافت چوبی کمتری داشت برای عرضه در بازار آمریکا آماده شد و برزیل عرضه تجاری لوبیا (Phaseolus vulgaris) و اکالیپتوس تراریخته (Eucalyptus spp.) را تصویب کرد. انواع تراریخته برنج، گندم، ذرت خوشه‌ای (Sorghum bicolor) و مانیوک (Manihot esculenta) در مراحل مختلفی از تولید بوده‌اند. وضعیت برای موز (Musa spp.)، کاملینا (Camelina sativa)، مرکبات (Citrus spp.)، نخود (Cicer arietinum)، لوبیای گاوی (Vigna unguiculata)، بادام‌زمینی (Arachis hypogaea)، خردل (Brassica spp.)، لوبیایی سودانی (Cajanus cajan) و کافشه (Carthamus tinctorius) به همین منوال بوده است (James, 2015). همچنین یک نوع شاه‌بلوط آمریکایی (Castanea dentate) مقاوم در برابر پژمردگی نیز در حال تولید بوده است.

صفات مهندسی شده ژنتیکی در محصولات تراریخته تولیدشده تجاری

تاکنون صفات تغییر یافته ژنتیکی زیادی توسعه پیدا کرده‌اند، اما تعداد کمی از این صفات در انواع تجاری محصولات در سال ۲۰۱۵ وجود داشته‌اند. بیشتر صفات تجاری موجود در ۲۰ سال اولیه تولید محصولات تراریخته با هدف مقاومت محصولات زراعی نسبت به علف‌کش‌ها یا محافظت از آن‌ها در برابر حشرات آفت تولید شدند. تعداد اندکی از محصولات هم که برای مقاومت به ویروس‌ها یا بروز صفاتی مانند جلوگیری از قهوه‌ای شدن بعد از برش تغییرات ژنتیکی یافته اند، به‌صورت تجاری در دسترس بوده اند. دیگر صفات مانند افزایش بهبود کیفیت مواد مغذی و یا ترکیبات بهتر ماده خام اتانول هم در تولیدات تجاری موجود بودند و همچنین طیف وسیع‌تری از صفات هم برای توزیع در بازار در حال آماده‌سازی بوده‌اند. همان‌طور که در جدول ۱-۱ نشان داده‌شده است، در سال ۲۰۱۵، تعداد چهارده محصول زراعی به‌صورت تجاری در حال تولید بوده‌اند. با این وجود محصولات تراریخته می‌توانند یک یا تعداد بیشتری صفات تراریخته را دارا باشند. برای مثال در ایالات متحده بعضی از انواع سویا برای مقاومت در برابر یک یا چند نوع علف‌کش مهندسی‌ شده‌اند و این درحالی است که انواع دیگری برای تولید روغن بیشتر تغییر داده شده‌اند. ارقام ذرت در ایالات متحده به دلایلی نظیر مقاومت نسبت به یک یا چند علف کش و همچنین تولید پروتئین هایی که گونه های مختلفی از حشرات آفت را مورد هدف قرار دهند، به طریقه ژنتیکی مهندسی شده اند. بعضی از ارقام شامل صفتی هستند که تحمل به خشکی در ذرت را افزایش می دهد، برخی نیز به منظور مقاومت به ویروس ها تغییر ژنتیکی یافته اند.

نکات قابل توجه در مورد محصولات تراریخته در سال ۲۰۱۵ 

سال ۲۰۱۵، بیستمین سال تجاری‌سازی محصولات تراریخته است. به طور خلاصه، از سال ۱۹۹۶ تا ۲۰۱۵، سطح زیر کشت محصولات تراریخته با ۱۰۰ برابر افزایش از ۷/۱ میلیون هکتار به ۷/۱۷۹ میلیون هکتار رسیده است

(سطح جهانی زیر کشت محصولات زراعی حاصل از زیست فناوری از سال ۱۹۹۶ تا سال ۲۰۱۵ (بر حسب ملیون هکتار

در سال ۲۰۱۵ حدود ۱۸ میلیون کشاورز در ۲۸ کشور جهان محصولات تراریخته را کشت نموده‌اند و این در حالی است که بیش از ۵۴ درصد محصولات تراریخته معادل ۱/۹۷ میلیون هکتار توسط کشاورزان خرده پا و با سرمایه اندک در کشورهای در حال توسعه کشت گردیده‌اند. بیشترین نرخ افزایش سطح زیر کشت محصولات تراریخته در بین تمامی کشورهای جهان با ارتقاء ۲ میلیون هکتاری به برزیل تعلق دارد.

به طور خلاصه، در فاصله زمانی سال‌های ۱۹۹۶ تا ۲۰۱۵ محصولات حاصل از زیست فناوری در ۹۶/۱ میلیارد هکتار معادل ۸۵/۴ میلیارد جریب کشت شده‌اند.

پذیرش جهانی سویا، ذرت، پنبه و کلزای تراریخته

جهت ارائه یک چشم­انداز جهانی از وضعیت محصولات تراریخته و میزان مقبولیت جهانی، درصد سطح کشت جهانی مربوط به چهار محصول اصلی سویا، پنبه، ذرت و کلزا، ارائه می‌گردد که در قسمت زیر به آن اشاره می‌گردد:

در سال ۲۰۱۵، هشتاد و سه درصد از ۱۱۱ میلیون هکتار سویای کشت‌شده در سطح جهان (معادل ۱/۹۲ میلیون هکتار)، تراریخته بودند (شکل ۶-۱). سطح زیر کشت پنبه تراریخته ۲۴ میلیون هکتار است که ۷۸ درصد از سطح جهانی زیر کشت پنبه را تشکیل می‌دهد. از ۱۸۵ میلیون هکتار ذرت کشت‌شده جهان در سال ۲۰۱۵، بیست و نه درصد معادل ۶/۵۳ میلیون هکتار ذرت تراریخته بوده است. در نهایت، کلزای تراریخته مقاوم به علف‌کش ۵/۸ میلیون هکتار، معادل ۲۴ درصد از ۳۶ میلیون هکتار کلزای کشت شده جهان در سال ۲۰۱۵، را تشکیل می دهد. از ۳۶۴ میلیون هکتار کل سطح جهانی زیر کشت این چهار محصول (هر دو نوع محصولات معمولی و تراریخته)، ۴۹ درصد، معادل ۷/۱۷۹ میلیون هکتار، محصولات تراریخته بودند. این آمار و ارقام ارائه‌شده می تواند به‌عنوان نشانه­ای از پذیرفته شدن این محصولات تلقی شوند ولی برآورد دقیقی از مقبولیت جهانی این چهار محصول نمی­باشند(James, 2015).