الدالات الحيوية في البيئة

الكائنات الحية في البيئة جزء لا يتجزأ منها لذلك فان اي تغير يطرأ على البيئة يؤدي الى احداث تغييرات في الاحياء المجهرية وعلى مختلف الاصعدة. لذلك استغلت الاحياء المجهرية بشتى الوسائل لاستدلال على سلامة او تلوث البيئة.

الدالات الحيوية هي أحياء توجد في البيئة مثل الأشنات Lichens والطيور والبكتريا وغيرها تستعمل لتسجيل سلامة البيئة. اذ ان تسجيل التغيرات التي تحصل للأحياء تشير الى وجود مشاكل في النظام البيئي الذي توجد فيه الاحياء. والتغيرات التي يمكن ان تسجل هي تغيرات كيماوية او فيزياوية او تغير في تصرفات الاحياء. وبذا فان كل كائن حي في بيئته يكون قادرا على تسجيل سلامة بيئته وعليه فيمكن ان تستعمل المؤشرات المسجلة لعدة أغراض منها :

•        الاشارة الى التغيرات الحاصلة في البيئة.

•        تسجيل الملوثات وتأثيرها على النظام البيئي الذي تعيش فيه الكائنات الدالة.

•        يمكن ان تستعمل لتسجيل نظافة البيئة.

•        يمكن ان تستعمل لفحص بعض المواد خاصة المياه للكشف عن وجود المواد الملوثة

أنواع الدالات الحيوية

• الدالات النباتية :  فوجود او غياب انواع معينة من النباتات في نظام بيئي يمكن ان يكون مؤشراً على سلامة البيئة.

• الدالات الحيوانية : عند زيادة تعداد انواع معينة من الحيوانات او نقصها بشكل ملفت يمكن ان تدل على حدوث انحراف الانظمة البيئية، فمثلا اذا كان التلوث يسبب استنزاف المواد الغذائية المهمة فان الحيوانات المعتمدة عليها ستتعرض لنقصان أعدادها. اضافة الى وجودب تسجيل حجم وصحة الحيوانات في حال استعمالها كدالات حيوية، كما انه لابد من تسجيل تراكيز السموم في أنسجتها ان كانت هي السبب في نقصان الأعداد، وكذلك تسجيل وقياس التشوهات في الحيوانات وأجنتها.

•الدالات الميكروبية :  ويمكن ان تستعمل الاحياء المجهرية كدالات في الانظمة البيئية المائية والبرية، ويكون استعمال الاحياء المجهرية أكثر سهولة من حيث النمذجة مقارنة بالأحياء الاخرى. كما ان الميكروبات (مثل باقي الاحياء) لها القابلية على انتاج بروتينات الاجهاد عندما تتعرض للملوثات مثل الكادميوم والبنزين وغيرها ويمكن ان تستعمل هذه البروتينات كأجهزة انذار مبكر للكشف عن مستويات التلوث الواطئة. والمستعمل من الاحياء المجهرية هي :

الأشنات Lichens وهي كائنات من مجموعة الفطريات الكيسية والطحالب التي تكون بشكل متعايش مع بعضها وتعد أهم المؤشرات على التلوث البيئي لأنها حساسة جدا للسموم خاصة التي توجد في الجو. وتوجد الأشنات على الصخور وجذوع الاشجار وتستعمل بكثرة لتسجيل التلوث في الغابات التي توجد فيها ويمكن ان تقيس تغيرات مهمة :

•        نوعية الهواء وتسجيل التغيرات في الجو.

•        التغير في تركيبة الغابات.

فغياب الأشنات في الغابات يشير الى حصول اجهادات بيئية مثل وجود مستويات عالية من ثنائي اوكسيد الكبريت او غيرها من المركبات المؤذية والتي تكثر عادة قرب المناطق الصناعية.

قياس فعالية الدالات الحيوية

يمكن ان تسجل التغيرات الفسلجية او التغير في تصرف الدالات الحيوية لتشير الى التغيرات الحاصلة في سلامة البيئة، والتغيرات تختلف من كائن الى آخر. والتغييرات الوراثية يمكن ان تربط بوسائل التقنية الحيوية الحديثة لتساعد في الحصول على معلومات لا يمكن جمعها بالوسائل العادية ويكون ذلك موثقا عند الحفاظ على الانماط الطبيعية Wild types للمقارنة ويمكن ان تعطي معلومات بشكل غير مباشر عن التغيرات البيئية، وهناك عدة طرق لقياس الفعاليات الحيوية في هذا المجال:

•        الطرق التقليدية : وفيها تضاف الاحياء الدالة الى نماذج البيئة مثل الماء او غيره، ثم تسجل الملاحظات حول تغير الاحياء نتيجة لتعرضها للنماذج البيئية. مثل تعريض الميكروبات للبيئات تحت الاختبار لمدة محددة ثم تسجيل التغيرات التي ظهرت عليها او فيها كوجود بروتينات الاجهاد الخاصة ومن الطرق التقليدية أيضاً قياس الوميض الحيوية Bioluminescence وتستعمل فيه البكتريا التي تعطي الوميض لتحديد السموم في المياه. فعند وجود مادة سامة في النموذج البيئي فان ايض البكتريا سيضطرب وبالتالي سيؤثر على كمية الضوء المنبعث وهي طريقة سريعة وتحتاج الى 5 – 30 دقيقة لإكمال الفحص ويكون الفحص مفيدا في تحديد وجود المادة السامة فقط ولكن لا يحدد نوعيتها او كميتها.

•        الطرق الحديثة : هناك العديد من التقنيات الحديثة التي تستعمل الاحياء المجهرية لفحص سلامة البيئة وهي لا تعتمد على المعطيات النهائية للتفاعلات وانما تعمد الى تسجيل وجود الجزيئات وهي بذلك تشبه الطرق الكيماوية ومنها :

•        تقنية استعمال DNA array وهذه تكون على شكل رقائق دقيقة Silicon microchips مربوط إليها العديد من أشرطة DNA مفردة او اشرطة RNA وتكون الحوامض النووية مستخرجة من الكائنات المراد اجراء الفحص لأجلها. فعند وجود الكائن المجهري في النموذج البيئي (وبعد استخلاص الحوامض النووية منه) فإنها سترتبط بالأشرطة الموجودة في الرقائق بالاعتماد على تكامل القواعد النتروجينية في الحوامض النووية وهذا يشير الى وجودها في النماذج المفحوصة. والطريقة سريعة وتحتاج الى حوالي 4 ساعات لتحديد وجود الاحياء مقارنة بـ 48 ساعة التي تحتاجها الطرق الكيماوية التقليدية.

•        طريقة (Fluorescence in - situ hybridization) FISH وتستعمل لتحديد وجود جين معين في النموذج وبالتالي فانه سيحدد وجود او عدم وجود الميكروب في النموذج وذلك بالاعتماد على وجود جيناته. وفيها تحضر قطعة من DNA الكائن المراد الكشف عنه وتعلم بصبغة او واسمة متفلورة لتكوين مسبار DNA probe ثم تؤخذ نماذج بيئية وتثبت على شرائح زجاجية وتعرض للمسبار المتفلور، فاذا كان جين الميكروب موجودا في النماذج فسيرتبط بالمسبار معطيا ضوءا عند الفحص بالضوء فوق البنفسجي باستعمال المجهر المتفلور الخاص.

•        قياس الحوامض النووية مباشرة من نماذج البيئة مثل استعمال DGGE.

وقد استعيرت العديد من الطرق المستعملة لفحص المياه وخاصة مياه الشرب في المجال البيئي ولا زالت الجهود متواصلة للكشف او إيجاد طرق أكثر كفاءة وأسرع للكشف عن الملوثات البيئية. وبالنتيجة فان استعمال الدالات الحيوية واستعمال الوسائل المختلفة للوصول إليها والى حالتها من التغيير لابد ان يشارك في منع او التقليل من تأثيرات الصناعة او تحوير الاخيرة بحيث تترك اقل ما يمكن من التأثيرات السلبية.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .