باحثو كامبريدج يحصلون على منحة بقيمة 7.5 مليون جنيه إسترليني لبناء نباتات قابلة للبرمجة تتخيل فريقًا من الباحثين في جامعة كامبريدج نباتات تتمتع بقدرات جديدة تمامًا – غذاء أكثر غنى بالعناصر الغذائية، محاصيل تنجو من موجات الحرارة، أو أوراق تنمو مواد مفيدة. بفضل تمويل جديد من وكالة أريا (ARIA)، يأمل الباحثون في كامبريدج في فتح الباب أمام تقنيات جديدة تسريع تطوير المحاصيل وتعزيز خصائص النباتات، مثل القدرة على تحمل الجفاف لتقليل احتياجاتها من الماء، أو مقاومة الآفات والأمراض. نباتات قابلة للبرمجة – قفزة كبيرة في علم النبات قال البروفيسور جيك هاريس، رئيس مجموعة الكروماتين والذاكرة، ومدير أحد المشاريع التي تم تمويلها من قبل أريا: "نحن نبني أدوات لجعل النباتات قابلة للبرمجة، تمامًا مثل البرمجيات. هذا ليس الخيال العلمي – بل هو المستقبل الزراعي." حصل فريق هاريس على منحة قدرها 6.5 مليون جنيه إسترليني لإنشاء أول كروموسوم نباتي صناعي في العالم. الهدف الطموح لبرنامج النباتات الصناعية هو تطوير كروموسومات وأوراق خضراء صناعية يمكنها النجاة داخل نبات حي. إذا تمكن الفريق من تحقيق هذا الهدف، سيكون ذلك من أبرز التقدمات في علم البايولوجيا الصناعية للنباتات. يتكون الفريق الدولي من باحثين من جامعة ويسترن أستراليا، شركة التكنولوجيا الحيوية Phytoform Labs، وجامعة ماكواري الأسترالية. قال البروفيسور هاريس: "فكرة مشروعنا هي إعادة تصميم الكروموسوم من الصفر بدلاً من تعديل كروموسوم موجود". وأضاف: "نحن نعيد النظر في ما يمكن أن يقدمه لنا النباتات. قد تساعدنا هذه الكروموسومات الصناعية في المستقبل على زراعة محاصيل أكثر إنتاجية، أكثر صلابة، وأكثر فائدة للبيئة." سيستخدم المشروع نبات الطحالب Physcomitrium patens، وهو نبات فريد وقابل للتخطيط الهندسي بدرجة عالية، كمنصة تطوير لبناء واختبار الكروموسوم الصناعي، قبل نقله إلى نباتات البطاطس. كما يفتح هذا المشروع آفاقًا جديدة لإنتاج الغذاء والأدوية في الفضاء، وزراعة النباتات في البيوت الزجاجية. يمكن أن يسمح للعلماء بإعطاء أصناف المحاصيل المتميزة مقاومة للأمراض، أو القدرة على الإنتاج في بيئات جديدة وظروف مختلفة. فتح تطبيقات قوية في الزراعة المشروع الثاني الذي تم تمويله، برئاسة البروفيسور أليسون سميث والدكتور بول مورداكا من مجموعة التمثيل الضوئي للنباتات، يهدف إلى استخدام الأوراق الخضراء الصناعية لتمكين النباتات من تحويل النيتروجين وإنتاج فيتامين B12. يعتبر استخدام الأسمدة لتوفير النيتروجين وزيادة إنتاجية المحاصيل السبب الرئيسي للتلوث الزراعي؛ وبالتالي، فإن تقليل الحاجة إلى هذه الأسمدة سيؤدي إلى نظم إنتاج غذائي أكثر استدامة. يأتي هذا المشروع كاستمرار لعملهم السابق في تصميم وبناء الجينوم الكامل للأوراق الخضراء للطحالب البسيطة Chlamydomonas reinhardtii. حصل الباحثون في كامبريدج على ما يقارب مليون جنيه إسترليني كجزء من منحة قدرها 9 ملايين جنيه إسترليني لهذا المشروع. يعملون مع فريق دولي من الباحثين من المملكة المتحدة، الولايات المتحدة الأمريكية، وألمانيا لنقل هذه التقنية إلى بناء الأوراق الخضراء الصناعية في نباتات البطاطس. قالت البروفيسور سميث: "إذا نجحنا، سنفتح أبوابًا قوية للتطبيقات الزراعية، مثل النباتات القادرة على تحويل النيتروجين أو إنتاج العناصر الغذائية الأساسية مثل فيتامين B12، مما قد يقلل من اعتماد الأسمدة ويواجه سوء التغذية. هذه الخصائص لها إمكانات هائلة إذا تم تجهيز النباتات بها." أضافت: "سيمكن هذا العلماء من تجاوز ما يمكن تحقيقه باستخدام تحرير الجينات وتجهيز النباتات بوظائف جديدة، من تقليل استهلاك المياه في الزراعة إلى حماية إنتاج المحاصيل في ظروف غير مؤكدة." فرصة فريدة من نوعها يتجاوز طموح هذا المشروع نطاق معظم برامج التمويل الأخرى في المملكة المتحدة. يعتقد البروفيسور هاريس أن هذا يعود إلى نهج أريا الفريد في تطوير الفرصة البحثية والهدف بالتعاون مع المجتمع العلمي. قال هاريس: "نظمت أريا عدة فعاليات مع علماء البايولوجيا الصناعية لاستعراض ما هو على حافة الإمكانية وما يمكن أن يكون مفيدًا كنهج مبتكر يمكن أن يغير الأمور." وأضاف: "هذا نهج مختلف تمامًا. انتقلنا من 'هذا ما نرغب في رؤيته في العالم' إلى 'كيف سنصل إليه؟' لقد دفع هذا إلى تشكيل فريق مختلف وطريقة تفكير مختلفة." "يتيح هذا العمل تجاوز حدود الجينومات الطبيعية. يتعلق الأمر بتصميم قدرات جديدة تمامًا في النباتات – من المستوى الجزيئي حتى المستوى النهائي." في الوقت الحالي، يستغرق تطوير نوع جديد من المحاصيل في المملكة المتحدة حوالي ثماني سنوات، ولكن مع هذه التقنية الجديدة، يمكن أن يصبح الأمر مجرد سنة أو أقل. ستزيد سرعة التطوير بشكل كبير، تمامًا كما فعلت تقنيات ثورية مثل تقنية طي البروتينات (AlphaFold) في تسريع عملية اكتشاف الأدوية. تقييم الحدث من قبل المختصين يُعتبر هذا المشروع خطوة مثيرة في مجال البايولوجيا الصناعية للنباتات، حيث يجمع بين أحدث التقنيات في الهندسة الوراثية والعلوم الحيوية. إذا نجح الباحثون في كامبريدج، من الممكن أن يفتح هذا الباب لثورة في الزراعة، مما يساعد في تحقيق الاستدامة الغذائية ومواجهة التحديات المرتبطة بتغيير المناخ. نبذة عن الشركة ذات الصلة Phytoform Labs هي شركة تكنولوجيا حيوية رائدة تعمل على تطوير حلول مستدامة للزراعة من خلال الهندسة الوراثية. تأسست الشركة عام 2018 وهي تتخصص في تطوير نباتات مقاومة للظروف الجوية القاسية وقادرة على إنتاج مواد مفيدة بطرق جديدة. تعتبر شراكة الشركة مع جامعة كامبريدج جزءًا حيويًا من هذا المشروع الطموح، مما يعزز فرص النجاح في تطبيق التقنيات الجديدة في الزراعة.