كان البشر يتجهون إلى نبات الخشخاش للحصول على ارتفاع أو تخفيف الألم لآلاف السنين. وعلى الرغم من كل تقدمنا الدوائي المذهل ، لم يتغير اعتمادنا على المصنع كثيرًا ؛ تُستخدم الخشخاش لصنع اثنين من أكثر مسكنات الألم استخدامًا في العالم ، وهما المورفين والكوديين ، ونوسابين القامع للسعال.
ولكن كيف كان نبات خشخاش الأفيون (الخشخاش المنوم) احصل على خصائصه المسكنة للألم في البداية؟
بحث فريق من الباحثين في المملكة المتحدة والصين وأستراليا في هذا السؤال على مدى السنوات العديدة الماضية ، ودرسوا جينوم خشخاش الأفيون لمعرفة كيف طور هذا النبات خصائصه العلاجية القوية والمفيدة بشكل غير عادي. الآن ، كشفت دراسة جديدة ، نُشرت اليوم (30 أغسطس) في مجلة ساينس ، تفاصيل معظم جينوم خشخاش الأفيون. تسلط الدراسة الضوء على متى وكيف دخلت الجينات الرئيسية المنتجة للأدوية حيز التنفيذ.
كانت المهمة صعبة ، وذلك بفضل وفرة النبات من المواد الوراثية التي تحتوي على عدة أقسام متكررة. ومع ذلك ، كان تجميع الجينوم مفيدًا لتتبع تطور خشخاش الأفيون.
ووجد الباحثون أن أول حدث وراثي للخشخاش حدث قبل حوالي 110 مليون سنة. كان ذلك عندما تم تكرار الجينوم بأكمله ، أو على الأقل قطع كبيرة منه. هذا ليس غريبا على كاسيات البذور ، وهي فئة النباتات المزهرة التي تشمل الخشخاش. لكن الازدواجية يمكن أن تكون تبعية. قال المؤلف المشارك في الدراسة إيان غراهام ، أستاذ علم الوراثة الطبية الحيوية بجامعة يورك في المملكة المتحدة ، إنه عندما تضاعف الكائنات الحية المادة الوراثية ، فإن نصف الجينوم مجاني للتطور ، بينما يبقى النصف الآخر مستقراً.
في حالة الخشخاش ، تطورت تلك المادة الجينية الإضافية بطريقة مهمة للغاية ، وجد الباحثون: منذ أكثر من 7.8 مليون سنة ، تم دمج جينين وأصبح الجين الوحيد المسؤول عن إنتاج المورفين والكوديين. يرمز هذا "megagene" إلى إنزيم يحول جزيء خشخاش السلائف إلى مركبات تصبح في نهاية المطاف كوديين ومورفين. وبدونه ، سوف يحول الخشخاش فقط جزيء السلائف نفسه إلى مركب النوسابين ، ولن تكون النباتات مسكنات للألم.
بالنسبة لغراهام ، هذه واحدة من أهم الاكتشافات في بحثهم. وقال لـ Live Science: "من المُرضي حقًا معرفة كيف نشأ هذا الجين".
ووجدت الدراسة أنه بعد اندماج الجين تكاثر جينوم الخشخاش مرة أخرى وفقد بعض القطع. لكن megagene حاسمة لتكوين المواد الأفيونية عالقة. كما هو الحال مع معظم الجينات المفيدة ، فإن الاحتمالات هي أن هذا الجين كان طفرة عشوائية استمرت في الانتشار لأنها كانت مفيدة للنبات. وقال غراهام إنه ليس من الواضح تمامًا لعلماء الأحياء لماذا يحتفظ خشخاش الأفيون بمهاراتهم في إنتاج المورفين والكوديين ، ولكن من المحتمل أن المواد الكيميائية تحمي الحيوانات العاشبة الجائعة.
بعض أسرار الخشخاش الأخرى لا يزال يتعين حلها أيضًا. على سبيل المثال ، ربما ظهرت الإنزيمات الأخرى المشاركة في إنتاج المورفين والكوديين في وقت سابق من وصول megagene قبل 7.8 مليون سنة ، على الرغم من أن فريق البحث لا يعرف متى بالضبط. (وبعبارة أخرى ، فإن الميجين ليس اللاعب الوحيد الذي يشارك في إنتاج مسكنات الألم في الخشخاش.) قال جراهام إنه يأمل أيضًا في دراسة جينومات الأنواع النباتية ذات الصلة لمعرفة سبب قيام بعضها ببعض أو عدم صنع المخدرات.
ولكن في الوقت الحالي ، يكفي استنتاج كيف حصل الخشخاش على صفاته الطبية ، وما يبدو عليه الجينوم ، بما يكفي لمساعدة صناعة المسكنات ، على حد قول غراهام. (على الرغم من تعاطي المواد الأفيونية ، لا تزال هناك حاجة إلى مسكنات الألم عالية الجودة وأدوية الرعاية التلطيفية.) على الرغم من أن البستانيين طوروا سلالات شديدة الدقة تنتج في الغالب الأفيونات أو النوسابين ، فإن مزارعي خشخاش الأفيون يبحثون دائمًا عن طرق لجعل الإنتاج وقال إن أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة.
ومثل أي محصول آخر ، قد يكون هناك مجال للتعديلات الجينية لجعل الخشخاش ينتج المزيد من العوامل الصيدلانية ، أو ينمو بشكل أسرع أو يتحمل العدوى. قال غراهام "إن تحليل الجينوم يوفر لنا منصة للقيام بكل ذلك بشكل أكثر فعالية".
