تاريخ علم فايروسات النبات

نشأ علم الفايروسات Plant Virology بجهد أنساني خلاق ومتواصل واقترن تطوره كغيره من العلوم التطبيقية بالتقانات المتيسرة لدراسة الفايروسات، وتأخرت ولادة هذا العلم لغاية نهاية القرن التاسع عشر رغم أن الأمراض الفايروسية النباتية منتشرة منذ عهود سحيقة وحفظت لنا السجلات التاريخية العديد من الوثائق المكتوبة والمصورة التي دلت على وجود تلك الأمراض فقد وصف " كلوسياس" Closius سنة 1576 أزهار التيوليب المصابة بأعراض "الانفصال اللوني" Color breaking وهو مرض فايروسي معروف الأن ويسببه فايروس الانفصال اللوني لتيوليب (TBV) الذي يعود للجنس Polyvwus ويسبب أعراض تبرقش على بتلات الأزهار ويجعلها مخططة باللونين الأحمر والأصفر مما يكسبها جمالا إضافيا لذلك تدافع المعجبون لاقتنائها وقتئذ بمبالغ طائلة في أوربا، وقد رسم الفنان " بوشار" Boschaert سنة 1619 لوحة زيتية رائعة أسماها "باقة أزهار" Bouquet of flowers تظهر جمالية أزهار التيوليب المصابة واللوحة محفوظة الأن في متحف "ركس" Rinks في أمستردام ، (الشكلين 1و2) وأصبح هذا المرض في القرن السابع عشر ظاهرة سميت Tulipmania وسبب خسائر كبيرة للمزارعين مما أثر في الاقتصاديين الألماني والهولندي بسبب اعتمادهما على إنتاج تلك الأزهار وعرف مربو التيوليب الألمان بان هذا المرض ينتقل إلى الأبصال السليمة بإجراء عملية تركيب بين بصلة مصابة وأخرى سليمة إذ نشر "بيلاجريف" Belagrave وصفا لذلك وربما تكون هي إحدى أولى المحاولات للنقل الخضري لفايروسات النبات، كذلك عرفت الأمراض التي تصيب البطاطا والتي انتشرت في أوربا في سنة 1765 وسببت تدهورا في إنتاجية هذا المحصول مما أدى إلى ترك المزارعين لزراعته لمدة عشر سنوات من انتشاره ونشرت حينها العديد من المقالات في وصفه وأطلقت عليه تسميات عديدة منها التدهور Degradation والضعف الإنتاجي Running-out والشيخوخة Senility، ونشر "أندرسون" Anderson سنة 1778 نتائجه دراسته لهذه الأعراض ذاكرا بان الدرنات المأخوذة من نباتات مصابة تعطي نباتات مصابة وان البطاطا المزروعة في جنوب بريطانيا كانت أسوأ من تلك التي زرعت في الشمال وذلك بسبب انتشار حشرات المن في الجنوب أكثر من انتشارها في الشمال وان المرض هو معدي وأوصى بمكافحته عن طريق إتلاف النباتات المصابة.

شكل (1): الصورة الزيتية التي رسمها الرسام بوشار "Boschaert" سنة 1619 والتي اسماها "باقة ازهار" Bouquet of flowers ووثق فيها اصابة ازهار التيوليب بالفايروس وهي المؤشرة بالسهم.

الشكل مقتبس من Gibbs و Harrison (1980).

شكل (2): زهرة التيوليب المصابة بمرض الانفصال اللوني.

بدأ علم فايروسات النبات بدايته الحقيقية بالبحث الذي نشره "ماير" Mayer سنة 1885 (الشكل 3) عن مرض موزائيك التبغ الذي انتشر على محصول التبغ في ألمانيا وسبب خسائر كبيرة للمزارعين وهو الذي أطلق لأول مرة مصطلح "موزانيك Mosaic على تلك الأعراض (بالتسمية الألمانية Mosaik Krankheit) واستمرت دراسته لخمس سنوات وكانت أهم نتائجه هي إمكانية نقل مسبب المرض من النباتات المصابة إلى السليمة بسحب عصير الأوراق المصابة بأنابيب شعرية زجاجية معقمة وحقنها في العرق الوسطي للأوراق السليمة وبذلك اثبت أن المسبب المرضي هو عامل معدي قابل للانتقال Transmissible agent لكنه أخطأ في التفسير إذ اعتبره نوعا من البكتريا الصغيرة الحجم كما وجد أن عصير النبات المصاب فقد قدرته المعدية عند ترشيحه خلال طبقة مزدوجة من ورق الترشيح وكذلك عند تسخينه لبضع ساعات عند 80 م ونفى أن يكون المسبب نوعا من الفطريات لعدم إمكانية عبوره خلال ورق الترشيح، ثم أعقبه الروسي "أيفانوفسكي" Ivanovesky الذي عمل على ذات المرض ونشر بحثه سنة 1892 بعد تكليفه من الحكومة الروسية بدراسته بسبب الخسائر التي سببها على محصول التبغ في منطقة القرم Crimea في روسيا وكرر بعض تجارب ماير وأيده في إمكانية نقل المسبب وتلفه بالحرارة وتوصل لنتائج جديدة أهمها أن العصير لا يفقد قدرته المعدية بعد ترشيحه خلال طبقة مزدوجة من ورق الترشيح وانه بقي محتفظا بقدرته المعدية بعد ترشيحه بواسطة مرشح شامبرلاند Chamberland filter Candle الذي يمنع مرور أي نوع من البكتريا ولهذا السبب سميت الفايروسات سابقا "الرواشح" Filterable agents ولكنه اخطأ في التفسير وذكر أن المسبب هو نوع من السموم البكتيرية أو نوع صغير جدا من البكتريا التي عبرت هذا النوع من المرشحات، وعمل الباحث الهولندي " بايرنك" Beijerinck (الشكل 3) على المرض ذاته ونشر بحثه سنة 1898 والذي ضم نتائج هامة وهي احتفاظ عصير النبات المصاب بقدرته المعدية بعد ترشيحه بمرشحات خزفية Porcelain filters إذ بقي الراشح معقما ولم تنمو فيه أية فطريات أو بكتريا وفشل في عزل أي نوع من أنواع البكتريا من ذلك العصير ثم اختبر قابلية انتشار العصير في ثقوب الاكار واستنتج بان المسبب المرضي لا يمكن أن يكون كائنا مجهريا خلويا لان ثقوب الاکار لا تسمح له بالانتشار لذلك أطلق مصطلح "السائل الحي المعدي" Contagium vivum fluidum على هذا المسبب ثم استعمل كلمة "فايروس" Virus لتمييزه عن بقية الكائنات الطفيلية، علما بان العالم "باستور" هو أول من أطلق كلمة فايروس سنة 1892، واثبت بايرنك بان هذا المسبب ينتقل بالأوعية الناقلة للنبات وبالتركيب كما اثبت تكاثره في النباتات المصابة وذلك من خلال التلقيح المتوالي Serial transmission لمجموعة متتالية من النباتات ووجد أن المسبب بقي محتفظا بقدرته المعدية حتى بعد تجفيف أوراق التبغ المصابة لمدة سنتين وكذلك في التربة الملوثة لنفس المدة ولكنه فقد قدرته المعدية بعد معاملته بالفورمالين وبالغليان ونفى أن يكون المسبب أي نوع من البكتريا، وهكذا فتحت البحوث المذكورة الباب أمام مزيد من الدراسات التي أرست دعائم هذا العلم فقد توالت الدراسات التي ركزت على الأعراض المرضية وطرق نقل هذا المسبب، وتم وصف المزيد من الأمراض الفايروسية النباتية خلال العقود الثلاثة الأولى من القرن العشرين ودراسة علاقتها مع الناقلات الحشرية، وكذلك أجريت دراسات لمعرفة شكل هذا الكائن باستعمال الأشعة السينية X-Ray وبعض التقانات الضوئية، كما تناولت الدراسات المدى العائلي للفايروسات والعوامل الفيزيائية والكيميائية المؤثرة على فاعليتها.

شكل (3): الصورة الشخصية لرائدي علم الفايروسات "أدولف ماير" (اليمين) و "بایرنك" (لیسار).

مر علم فايروسات النبات بالعديد من المثابات التي ساهمت بتطويره في بداية نشوئه وفيما يلي سردا مختصرا لها (1) اثبت "بوير"Baur  سنة 1914 إمكانية نقل مسبب مرض نبات الأبيطلون Abution من نبات مصاب لأخر سليم بطريقة التركيب فيما فشل في نقله ميكانيكيا بالتلقيح بالعصير (2) نجح " سمث وبونكوت" Smith & Bouncqet سنة 1915 من نقل مسبب مرض تجعد قمة البنجر بواسطة نوع من حشرات قفاز الأوراق Eutettix tenella (3) أشار الباحثون اليابانيون بين 1906–1908 إلى أن تغذية حشرات قفاز الأوراق Nephotettix apicalis على محصول الرز سبب تقزم النباتات مما يعني أنها تنقل المسبب المرضي (4) عرف سنة 1916 بان حشرات من القطن Aphis gossipil تنقل فايروس موزانيك الخيار (CMV)، ثم سجل في سنة 1920 نقل حشرات من الخوخ الأخضر Myzus persicae لفايروس التفاف أوراق البطاطا(PLRV) (5) استعمل" هولمز " Holmes سنة 1929 لأول مرة النباتات الكاشفة التي تستجيب موضعيا للفايروسات لقياس تركيز الفايروسات في أنسجة النباتات المصابة (6) استعمل سمث" Smith سنة 1931 النباتات الكاشفة لتشخيص الفايروسات ولفصل الإصابات الخليطة المتسببة عن وجود أكثر من فايروس في النبات العائل إذ استعمل نبات الداتورة Datura Stramonium لفصل فايروسي البطاطا واي (PVY) والبطاطا أكس (PVX) عن بعضهما عند وجودهما معا في النبات إذ يصاب الداتورة بالثاني ولا يصاب بالأول (7) اثبت كراشيا " Gratia سنة 1933 أن النباتات المصابة بالفايروسات تحوي مستضدات Antigens تستحث الجهاز المناعي للبائن على إنتاج أضداد Antibodies وكانت هذه إشارة مبكرة للقدرة الإمناعية للفايروسات (8) تمكن "ستانلي" Stanley سنة 1935 من تنقية فايروس موزانيك التبغ (TMV) من أوراق التبغ المصابة وعزله بشكل بلورات بروتينية نقية من نوع البروتين الغلوبيوليني بترسيبه بواسطة كبريتات الامونيوم ثم بالانتباذ Centrifugation واثبت أن لهذه البلورات القدرة على العدوى ومنح جائزة نوبل للعلوم على هذا الاكتشاف (9) وجد الباحثين باودن وبيري" Bawden & Pieri سنة 1936 أن بلورات الفايروس التي عزلها ستانلي هي ليست بروتين نقي بل تحوي نسبة من الحامض النووي الرايبي RNA وذلك من خلال كشفهما عن وجود سكر الرايبوز في تركيبه وبذلك عرف أن الفايروس هو نيوكليوبروتين Nucleoprotein (10) بيّن "شستر" Chester سنة 1936 أن السلالات المختلفة لفايروسي موزائيك التبغ والبطاطا أكس يمكن تمييزهما عن بعضهما بالطرق المصلية وكانت هذه أول دراسة في التشخيص المصلي لفايروسات النبات (11) استعمل " برنال و فانكوجين Bernal & Faukuchin سنة 1937 الأشعة السينية للحصول على صور لجسيمات فايروس موزانيك التبغ ولاحظا وجود جسيمات عصوية تترتب بشكل منتظم شبه بلوري Paracrystal particles 12)) استعمل المجهر الالكتروني لأول مرة من قبل الياباني "كوشي" Kausche وزملائه سنة 1939 لرؤية جسيمات فايروس موزائيك التبغ (13) تقدمت دراسات علاقات الفايروسات بالناقلات إذ اكتشف " فوكوشي" Fukushi سنة 1940 أن فايروس تقزم الرز ينقل ببيض القفاز الناقل ولغاية سبعة أجيال مما يدل على تضاعفه في القفاز الناقل (14) طور "مولر" Muler سنة 1942 طريقة التظليل ببخار المعادن الثقيلة Shadow-casting method في تحضير شرائح المجهر الالكتروني مما أدى إلى دقة تصوير الفايروسات ومعرفة طبوغرافيتها وأبعادها (15) تمكن "مارخام و سمث" Markham & Smith سنة 1949 من عزل وتنقية فايروس الموزائيك الأصفر للشلغم (TYMV) ووجدا أن محلوله النقي يحوي نوعين من الجسيمات الأولى ثقيلة معدية وهي عبارة عن نيوكليوبروتين ونسبة الحامض النووي فيها 35% والثانية خفيفة غير معدية تتكون فقط من البروتين ودل هذا على أن الحامض النووي هو المسئول عن الإصابة (16) في حقل تنقية الفايروسات فقد طور "بريك" Brake سنة 1951 تقانة الانتباذ بالسكروز متدرج الكثافة Sucrose density gradient centrifugation وهي تقانة إنتباذية هامة وفرت فرصة لفهم العوامل الكيميائية المؤثرة على ثباتية الفايروسات خارج النسيج النباتي وكذلك لتنقية العديد من أنواع الفايروسات صعبة التنقية (17) وأثبتت بحوث "تاكاشي" Takashi سنة 1952 أن النباتات المصابة بفايروس موزائيك التبغ تحوي بروتينا غير معدي يشفره الفايروس أطلق عليه "البروتين أي" protein-A والذي يمكن إعادة تنظيمه خارج النسيج النباتي لتكوين عصيات مماثلة تماما للفايروس ولكنها غير معدية واثبت إمكانية تحويلها إلى جسيمات معدية بإدخال الحامض النووي فيها، وأدى هذا الاكتشاف إلى مزيد من الفهم لتركيب الفايروسات ووضع نظرية "الفايروسات ثنائية القطعة" Bipartite theory لتضاعف الفايروسات (18) اجرى الباحثين "هاريس و نايت" Harris & Knight سنة 1952 تجاربهما لتصاب بذات الاتجاه أعلاه إذ أزالا حوالي 70% من الحامض الاميني "الثريونين" Threonine من غلاف فايروس موزائيك التبغ إنزيميا وعند تلقيح نباتات تبغ سليمة به حصلت الإصابة فأعطى ذلك دليلا على أن لا علاقة للبروتين في إحداث الإصابة وان الدور الأساسي هو للحامض النووي (19) وجد "ماثيوس" Matthews سنة 1955 أنه عند استبدال قاعدة "الكوانين" Guanine في جزيئة الحامض النووي الرايبي لفايروسي موزائيك التبغ والموزائيك الاصفر للشلغم بالنظير البديل للقاعدة وهو المركب 8-azaguanine فان الجسيمات الفايروسية التي حملت ذلك النظير كانت اقل قدرة على الإصابة وهذا دليل إضافي على دور الحامض النووي في إحداث الإصابة (20) اثبت "جير و شرام" Gierer & Schram سنة 1956 بشكل قطعي أن الحامض النووي هو المسئول عن الإصابة وذلك بعد فصل الحامض النووي عن البروتين وتلقيح نباتات تبغ بالحامض النووي العاري لفايروس موزانيك التبغ حيث حصلت الإصابة فيما فشلت عند التلقيح بالبروتين الفايروسي النقي، وأكد ذلك أيضا الباحثين فرانكل كونرات وووليامز Fraenkal-COnrat & Williams سنة 1956 وذلك بإجرائهما عملية تهجين Reconstitution لسلالتين من للفايروس أعلاه حيث ربط الحامض النووي العاري للسلالة الأولى مع بروتين الثانية، وبالعكس ثم لقحت بهما نباتات سليمة فظهرت الإعراض النموذجية لكل منهما مما دل على عدم تأثير البروتين في إحداث الإصابة (21) درس "كريك وواتسن"Crick & Watson  سنة 1956 شكل وهيكلية بعض الفايروسات وبينا بان أغطيتها مكونة من العديد من الوحدات البروتينية المتماثلة المرتبة بنظام حلزوني أو ايزومتري ذو تناظر مكعبي وهما الذين اكتشفا النظام الحلزوني المزدوج للحامض النوويDNA   (22)اكتشف " أندريه" وزملائه Anderer سنة 1960 و"تسوجيتا" Tsugita في نفس السنة 1960 تعاقب الأحماض الأمينية المكونة للغطاء البروتيني لفايروس موزائيك التبغ والبالغ عددها 158 حامض أميني وبذلك أضافت هذه المعلومة دفعا كبيرا لفهم طبيعة الشفرة الوراثية للفايروسات والأساس الكيميائي للطفرات (23) وضع "كاسبر و كلج" Casper & Klug سنة 1962 نظرية لتحديد أعداد الوحدات البروتينية وترتيباتها المحتملة لتكوين أغطية الفايروسات البلورية (24) كانت كل الفايروسات التي درست لغاية عقد ستينات القرن العشرين هي ذات حامض نووي رايبي مفرد الخيط ssRNA Viruses ولكن اثبت "بلاك و مارخام" Black & Marcham سنة 1963 بان فايروس التورم الجرحي (WTV) ذو حامض نووي رايبي مزدوج الخيط dsRNA  (25)أضافت بحوث "مندل" Mandel وزملاؤه سنة 1964 و"شيب و هيزلكورن" Shipp & Haselkorn في نفس السنة الكثير من المعلومات الهامة في حقل دراسات تضاعف الفايروسات النباتية عند دراستهم لتضاعف فايروسي موزائيك التبغ والموزائيك الاصفر للشلغم، كما أستفيد من المعلومات التي تم الحصول عليها من تضاعف الفايروسات البكتيرية والحيوانية والتي قطعت شوطا جيدا لفهم تضاعف فايروسات النبات (26) وجد "شيبرد" Shepherd وزملائه سنة 1968 أن فايروس موزائيك القرنابيط (CaMV) ذو حامض نووي رايبي منقوص الأوكسجين مزدوج الخيط dsDNA، ثم توالت البحوث والدراسات التي تناولت كل جوانب فايروسات النبات وفي كل أنحاء العالم لتجعل من هذا العلم احد أهم علوم أمراض النبات.

علم فايروسات النبات

لقد أدت الجهود التي بذلها هؤلاء الرواد وما تلاها من جهود آلاف الباحثين إلى ظهور "علم فايروسات النبات" Plant Virology حيث اشتق مصطلح Virology من كلمتي Virus وهي كلمة رومانية تعني "السم" والكلمة اللاتينية logus وتعني "العلم".

علم فايروسات النبات هو المعني بدراسة فايروسات النبات وطرق نقلها وتضاعفها وأمراضيتها وتشخيصها وتنقيتها ووبائيتها ومكافحتها ودراسة الأمراض التي تسببها وهو أحد العلوم الأساسية الرافدة لعلم أمراض النبات والذي يستند على مجموعة علوم أساسية هي الكيمياء الحياتية والحياة الجزيئي وفسلجة النبات.

لمحة تاريخية لعلم فايروسات النبات في العراق

ادخل هذا العلم إلى الجامعات العراقية وتحديدا جامعتي الموصل وبغداد في سبعينات القرن العشرين حيث بات منهجا من مناهج مرحلتي البكالوريوس والدراسات العليا، فضلا عن إجراء البحوث التي توخت تسجيل الفايروسات المهمة على المحاصيل الاقتصادية في العراق.

وكان أول متخصص في فايروسات النبات هو عبد اللطيف بهجت شوكت الذي حصل على شهادة الدكتوراه في هذا التخصص من جامعة الينوي في الولايات المتحدة وأصبح رئيس قسم وقاية النبات في كلية الزراعة والغابات بجامعة الموصل من 1975 لغاية 1979 وتقاعد سنة 1996 نشر العديد من البحوث واشرف على عدد من طلبة الدراسات العليا وألف كتاب "فايروسات النبات" سنة 1982، ورافقه في الفترة ذاتها الدكتور إحسان شفيق دمرداغ الذي أنهى دراسته العليا في الولايات المتحدة وعمل في جامعة السليمانية ثم الجامعة المستنصرية وألف كتاب "الفايروسات، الرواشح" سنة 1982 ونشر العديد من البحوث واشرف على عدد من طلبة الدراسات العليا في هذا المجال، ثم أعقبهما الدكتور رقيب عاكف العاني الذي أنهى دراسته العليا في فرنسا مختصا في كيميائية الفايروسات وعاد إلى العراق في نهاية السبعينات وتعين في جامعة الموصل ثم انتقل إلى جامعة بغداد وألف أول كتاب عملي في فايروسات النبات وهو "فايروسات النبات، أساسيات التجارب العملية" في العراق سنة 1984، والدكتور ميسر مجيد جرجيس الذي أنهى دراسته العليا في الولايات المتحدة الأميركية في نهاية السبعينات وبدأ بعد ذلك يتزايد أعداد المختصين في هذا العلم والذين أنجزوا العديد من البحوث التي ركزت في معظمها على مسح وتشخيص الفايروسات المنتشرة في البيئة العراقية على محاصيل الخضر والحبوب وتنقيتها وتحضير مصولها المضادة وبعض طرق مكافحتها، وقد بلغ عدد الفايروسات المسجلة في محافظة نينوى لغاية سنة 2011 ما يقرب من 40 نوعا فايروسات على أنواع من محاصيل الخضر والحبوب وأشجار الفاكهة.