انتقال ژن‌عنکبوت به موجود دیگر برای کاربردهای پزشکی‌ و ‌صنعتی

سالها پیش در‌مقاله‌ای با‌عنوان «تغییر ژن برای به‌وجود‌آوردن موجودات متفاوت» که در نشریات‌علمی منتشر‌شد(نشریة علمی‌تخصصی کشاورز)، به انتقال و ترکیب ژن یک‌موجود به موجود‌دیگر اشاره‌نمودم. مدتی پس‌ازآن با شرکت در پژوهشی برای حذف و ویرایــش ژن نامطلوب یــک‌حشره که نتایج آن تهنیت بــرخی‌از مسئــولان دانشــگاهای اروپایـی‌ (پرفسور‌Grignon، دکتر‌Russell و دکتر Catterall از فرانسه و انگلستان) را در‌پی‌داشت، به این نوع تغییرات علاقمند‌شدم. اخیراً با کارهایی که روی ژن‌عنکبوت‌بیوه انجام‌شد، دو‌باره به این موضوع علاقمند‌گشته و میل‌دارم نتایج پژوهش‌های دانشمندان را در‌اختیار خوانندگان محترم نیز قرار‌دهم‌.
مدتی پیش در‌مقاله‌ای با عنوان دشواری‌های تغییر‌ذائقه و عادت‌های‌غذایی که در شماره‌۱۱۷۲ همین نشریه چاپ‌شد، اشاره‌کردم که در یکی‌از دانشگاه‌های آمریکا دانشمندان تلاش نمودند تا با ترکیب ژن‌های عنکبوت و بز، بزهایی را به‌وجود‌آورند که بتوانند از‌طریق شیر آنها ابریشم (‌تار‌) تولید‌کنند‌. دراین‌پژوهش با برداشتن ژن تولید‌پروتئین مربوط به ابریشم از عنکبوت و قرار‌دادن آن در کروموزوم نوعی‌بز، بزی را تولید‌نمودند که هنگام شیردهی، درشیر آن ابریشم عنکبوت وجود داشته باشد‌.
پژوهشگران با این استدلال که تارعنکبوت استحکام و انعطاف‌‌پذیری کم‌‌نظیری دارد و می‌توان از تارهای ابریشمی عنکبوت در انجام خدمات‌‌پزشکی و جراحی‌های ظریف استفاده‌‌کرد، برای تولید کافی چنین ابریشمی اقدام‌نموده‌اند. یکی‌از ویژگی‌های این تارها این است که الیاف تار‌عنکبوت (Spider silk) توسط بدن انسان پس‌‌زده نمی‌شود و بنابراین می‌توان در جراحی‌های گوناگون از‌آن بهره‌جست. اما جهت تهیة مقدار زیادی ابریشم‌عنکبوت، به‌ تعداد بسیاری عنکبوت نیاز است‌. از‌آنجا‌که ازدحام‌جمعیت و تپیدگی عنکبوت‌ها، باتوجه به اصول حفاظت از قلمرو خویش مشکلاتی ایجاد‌می‌کند و با کشتن یکدیگر نابودی آنها رقم‌می‌خورد، اگر ژن تولید تارعنکبوت وارد کروموزوم موجود دیگری‌(‌بز)گردد، بز می‌تواند در شیر خود این نوع تار را به‌‌مقدار کافی تولید‌نماید.
به‌این‌ترتیب، استحکام و انعطاف‌پذیری ابریشم عنکبوت (با قطری در‌حدود ۰/۰۲میکرون‌) و خواص دیگر آن سبب‌می‌شود تا کاربردهای بهداشتی و پزشکی آن مورد‌توجه خاص قرار‌گیرد. برای نمونه می‌توان از‌این ابریشم‌،برای تولید نخ‌جراحی مناسب جهت دوختن زرد‌پی‌(Tendon) و موارد دیگر استفاده‌نمود‌. تارعنکبوت، ابریشمی از پروتئین رشته‌ای فیبروئین(Protein fibroin) است که از غده‌های ترشحی شکم‌عنکبوت تراوش‌می‌کند. این پروتئین که دارای اسید‌آمینة‌آلانین‌(Alanine) و گلیسین‌(Glycine) می‌باشد، با مواد ضد‌باکتری و ضد‌قارچ نیز آغشته‌شده و از‌این‌رو در‌برابرعفونت مقاوم است. عنکبوت‌ها برای تولید تار از آب استفاده‌می‌کنند. عنکبوت‌ها با تولید منظم ابریشم از خود، شبکه‌ای می‌بافند که برای شکار‌حشرات و تهیة ‌غذا و نیز با آویزان‌شدن از‌آن برای فرار از دشمنان و محافظت نوزادان خود، از این تار استفاده می‌کنند‌.

بنابراین، تار‌عنکبوت با انعطاف‌پذیری و مقاومت فوق‌العادة خود که از‌نظر استحکام با فولاد (‌هموزن) قابل‌مقایسه است و از‌نظر انعطاف‌پذیری می‌تواند تا 4برابر طول‌خود کشیده‌شود، ماده‌ای شگفت‌انگیز می‌باشد. این ابریشم می‌تواند برای تولید ماده‌ای زیست‌تخریب‌پذیر که قادر به ترمیم و بازسازی استخوان‌های شکسته‌شده نیز باشد‌، کاربرد داشته‌باشد. با‌توجه به اهمیت این تراریختی ژنتیکی (TRANSGENESIS)، بخش نظامی آمریکا نیز جهت استفاده‌های صنعتی و نظامی به این فن‌آوری علاقه خاصی نشان‌داد که موضوع آن به این مقاله مربوط‌نمی‌شود. اما به‌طور‌خلاصه می‌توان کاربردهای‌صنعتی ابریشم ‌عنکبوت را در تولید جلیقه‌های ضد‌گلوله، تولید لباس‌غواصی مقاوم در‌برابر دندان‌های‌کوسه و طناب‌های چتر‌نجات و کوهنوردی‌حرفه‌ای به‌شمار‌آورد.

با‌توجه به ویژگی‌های ابریشم‌عنکبوت، پژوهشگران دانشگاه‌UCLA (کالیفرنیا‌) با تقلید از تار‌عنکبوت‌ طبیعی، به ساخت یک‌نوع کامپوزیتی (Nanocomposite‌) ‌پرداختند که دست‌کم یکی‌از اجزای تشکیل‌دهنده آن در ابعادی میان ۱‌تا‌۱۰۰ ‌نانومتر باشد که بسیار نیرومند‌تر‌از تار‌طبیعی بوده و کارآیی بیشتری دارد. به‌همین‌ترتیب به تولید ماده‌ا‌ی کامپوزیتی اقدام ‌نمودند که می‌تواند برای نگهداری و ترمیم استخوان نیز مفید باشد. این ماده جدید که با استفاده‌از فیبروئین ابریشم ‌عنکبوت ساخته‌‌شده بود، توانایی و استحکام کافی برای ثابت‌‌نگهداشتن استخوان و ترمیم آن‌را داشت. به‌موجب خبری که مدتی پیش انتشار‌یافت، در ایران نیز پژوهشگران دانشگاهی به تولید نانوالیاف تارعنکبوت پرداختند.

در‌این‌جا‌ بی‌مناسبت نمی‌بینم که برای رفع خستگی خواننده محترم، به دو‌نوع عنکبوتی که صفات ویژه‌ای دارند اشاره‌نمایم؛ یکی‌از آنها مادری فوق‌العاده دلسوز و فداکار به‌نام عنکبوت گرگ (افرادی در فارسی آن‌را با‌نام عنکبوت گرگی نوشته‌اند‌) و دیگری عنکبوت ماده‌ای نساز و همسر‌کُش به‌نام عنکبوت‌بیوه می‌باشد.

عنکبوت‌گرگ‌(‌Wolf spiders) از خانواده Lycosidae است. گرگ از واژه یونانی باستان λύκος (‌به‌معنای گرگ‌) گرفته شده‌است‌. این عنکبوت‌ها که دید فوق‌العاده‌ای (‌با چشمان ویژه خود‌) دارند، شکارچیانی نیرومند و چابک با دید‌عالی هستند که معمولاً در شب فعال می‌شوند. آنها معمولاً به‌تنهایی زندگی‌می‌کنند و انفرادی به شکار می‌پردازند. آنها بدنی بزرگ و مودار دارند. این عنکبوت‌ها تخم‌های خود را در یک ساک کیسه‌مانند قرار‌داده و با اتصال به آن(Spinnerets) مانند یدک‌کش، همه‌جا آن‌را با خود حمل‌می‌کنند. نوزادن نیز پس‌از‌تولد، تا‌هنگامی‌که به‌خوبی رشد نکنند و قادر به شکار نباشند همواره و در‌همه‌جا بر پشت‌‌مادر خود زندگی‌می‌کنند‌.

در تصویر‌۱ یکی ازاین مادران را که فرزندانش را به‌‌پشت دارد ملاحظه‌می‌فرمایید‌.
عنکبوت‌های بیوه(Widow spiders) از عنکبوت‌های‌Latrodectus می‌باشند که به خانوادة ‌‌Theridiidae تعلق دارند. ۳۱‌ گونه ازاین عنکبوت‌ها شنــاختــه‌شـده‌اســت. عنکبوت‌بیـوه سیــاه ‌(Black widow spider) نیز که در تصویر۲ آن‌را مشاهده‌می‌فرمایید و لکه‌های‌قرمز در پشت این بیوه‌ها جلب‌توجه‌می‌کند، از همین عنکبوت‌ها است‌. این عنکبوت زهر‌دار است. البته همان بیوه برای انسان خطرناک می‌باشد.

عنکبوت‌های‌ماده‌(بیوه‌ها) و عنکبوت‌های‌نر به‌تنهایی زندگی‌می‌کنند و فقط برای جفتگیری و تولید‌مثل به یکدیگر نزدیک می‌شوند. اندازه بدن نرها کوچکتر‌از بیوه‌ها بوده و تقریباً نصف بدن ماده می‌باشد. گزارش‌های مختلف نشان‌می‌دهد که در بیشتر مواردِ جفتگیری، عنکبوت ماده پس‌از جفت‌گیری نر را می‌کشد و می‌خورد. به عقیدة برخی‌از دانشمندان این‌کار شانس زنده‌ماندن نوزادان را افزایش‌می‌دهد. گزارش‌هایی که اخیراً ارائه شده‌است، نشان‌می‌دهد که عنکبوت‌نر پس‌از جفت‌گیری داوطلبانه به نفع فرزندان خود زندگی را ترک‌می‌کند و توسط بیوه خورده می‌شود‌. براساس این گزارش‌های علمی‌، بیوه‌ای که شوهر خود را می‌خورد، دو‌برابر عنکبوتی که همسرش را نخورده‌است فرزند خواهد‌داشت و فرزندانش قوی‌تر خواهند‌بود‌. پژوهشگران دانشگاه تورنتو آمریکا در‌یافته‌اند که برخی‌از نرها (مانند مگس‌های‌رقاص) برای خورده‌نشدن حیله‌هایی به‌کار‌می‌برند‌. مگس‌های رقاص پیش‌از جفتگیری حشره‌ای را بسته‌بندی‌می‌کنند و به مگس‌ماده تقدیم‌می‌نمایند تا وقت ماده صرف باز‌کردن هدیه و خوردن غذای داخل آن شود و از خوردن شوهر صرف‌نظر کند. برخی‌از عنکبوت‌های نر نیز زمانی برای جفتگیری به ماده نزدیک می‌گردند که بیوه غذایش را خورده باشد‌. عنکبوت بیوة‌سیاه موجودی خجالتی و منزوی است و در نقاط متروک و تاریک زندگی‌می‌کند. او با ترشح تار، شبکه‌ای تله‌مانند می‌بافد و حشراتی مانند مگس، ملخ،‌ کرم، پروانه و سوسک را به دام می‌اندازد و با تزریق ماده‌ای به داخل شکار خود، محتویات درون آن‌را به‌صورت محلول در‌آورده و می‌خورد‌.

با‌توجه به محدودیت فضا در نشریه‌، ضمن نشان‌دادن کروموزوم‌ها ‌(تصاویر۳و۴) در‌این‌مقاله که مربوط به ترکیب ژن عنکبوت‌بیوه و بز می‌باشد، در مقاله دیــگری به تشریح نقشه ژنی هر‌دو‌موجود برای ایجاد ابریشم جدید و بررسی هــر‌دو‌نوع ابریشم ‌MaSp1 و MaSp2 و ارتبـاط پیــوستـگی ژنی ‌(Gene linkage) آنها پرداخته‌می‌شود.