التقييم السمي لمبيد الحشرات أومثوات في البصل.

إن زيادة إنتاج الغذاء أمرٌ ضروري لتلبية احتياجات سكان العالم. وفي هذا الصدد، تُعدّ المبيدات الحشرية جزءًا لا يتجزأ من الممارسات الزراعية الحديثة الهادفة إلى زيادة إنتاجية المحاصيل. وقد تبيّن أن الاستخدام الواسع النطاق للمبيدات الحشرية الصناعية في الزراعة يُسبب تلوثًا بيئيًا خطيرًا ومشاكل صحية للإنسان. إذ يمكن للمبيدات الحشرية أن تتراكم بيولوجيًا على أغشية الخلايا البشرية وتُضعف وظائفها من خلال التلامس المباشر مع الطعام الملوث أو استهلاكه، وهو سببٌ رئيسي للمشاكل الصحية.
أظهرت المعايير الخلوية الوراثية المستخدمة في هذه الدراسة نمطًا ثابتًا يشير إلى أن الأوميثوات يمارس تأثيرات جينية سامة وسامة للخلايا على الخلايا الإنشائية للبصل. وعلى الرغم من عدم وجود دليل واضح على التأثيرات الجينية السامة للأوميثوات على البصل في الأدبيات الحالية، فقد بحث عدد كبير من الدراسات في التأثيرات الجينية السامة للأوميثوات على الكائنات الحية الأخرى المستخدمة في الاختبار. أظهر دولارا وآخرون أن الأوميثوات تسبب في زيادة تعتمد على الجرعة في عدد تبادلات الكروماتيدات الشقيقة في الخلايا الليمفاوية البشرية في المختبر. وبالمثل، أظهر أرتيجا-غوميز وآخرون أن الأوميثوات قلل من قابلية الخلايا للبقاء في الخلايا الكيراتينية HaCaT وخلايا الشعب الهوائية البشرية NL-20، وتم تقييم الضرر الجيني السام باستخدام اختبار المذنب. وبالمثل، لاحظ وانغ وآخرون زيادة في طول التيلومير وزيادة قابلية الإصابة بالسرطان لدى العمال المعرضين للأوميثوات. علاوة على ذلك، لدعم الدراسة الحالية، إيكونغ وآخرون. أظهر أن الأوميثوات (نظير الأكسجين للأوميثوات) تسبب في انخفاض في MI في A. cepa وتسبب في تحلل الخلايا واحتباس الكروموسومات وتفتت الكروموسومات واستطالة النواة والتآكل النووي ونضج الكروموسومات المبكر وتجمع الطور الاستوائي والتكثيف النووي ولزوجة الطور الانفصالي وتشوهات جسور الطور الاستوائي والطور الانفصالي. قد يكون الانخفاض في قيم MI بعد علاج الأوميثوات بسبب تباطؤ انقسام الخلايا أو فشل الخلايا في إكمال الدورة الانقسامية. في المقابل، أشارت الزيادة في MN والتشوهات الكروموسومية وتفتت الحمض النووي إلى أن الانخفاض في قيم MI كان مرتبطًا بشكل مباشر بتلف الحمض النووي. من بين التشوهات الكروموسومية التي تم اكتشافها في هذه الدراسة، كانت الكروموسومات اللزجة هي الأكثر شيوعًا. يحدث هذا الشذوذ المعين، وهو شديد السمية ولا رجعة فيه، بسبب الالتصاق المادي لبروتينات الكروموسومات أو اضطراب استقلاب الأحماض النووية في الخلية. بدلاً من ذلك، قد يكون سببه تحلل البروتينات المُغلِّفة للحمض النووي الكروموسومي، مما قد يؤدي في النهاية إلى موت الخلية42. تشير الكروموسومات الحرة إلى احتمالية اختلال الصيغة الصبغية43. بالإضافة إلى ذلك، تتشكل الجسور الكروموسومية عن طريق كسر واندماج الكروموسومات والكروماتيدات. يؤدي تكوين الشظايا مباشرةً إلى تكوين MN، وهو ما يتوافق مع نتائج اختبار المذنب في هذه الدراسة. يعود التوزيع غير المتساوي للكروماتين إلى فشل فصل الكروماتيدات في المرحلة الانقسامية المتأخرة، مما يؤدي إلى تكوين كروموسومات حرة44. الآلية الدقيقة لسمية جينات الأوميثوات غير واضحة؛ ومع ذلك، بصفته مبيدًا عضويًا فوسفوريًا، فقد يتفاعل مع مكونات خلوية مثل القواعد النووية أو يُسبب تلفًا في الحمض النووي عن طريق توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)45. وبالتالي، يمكن أن تُسبب مبيدات الفوسفور العضوية تراكمًا للجذور الحرة شديدة التفاعل، بما في ذلك O2− وH2O2 وOH−، والتي قد تتفاعل مع قواعد الحمض النووي في الكائنات الحية، مُسببةً تلفًا في الحمض النووي بشكل مباشر أو غير مباشر. كما ثبت أن هذه الأنواع من الأكسجين التفاعلي تُلحق الضرر بالإنزيمات والهياكل المُشاركة في تضاعف الحمض النووي وإصلاحه. في المقابل، أُشير إلى أن مبيدات الفوسفور العضوية تخضع لعملية أيضية مُعقدة بعد تناولها من قِبل البشر، حيث تتفاعل مع إنزيمات مُتعددة. ويقترح الباحثون أن هذا التفاعل يُؤدي إلى تورط إنزيمات مُختلفة والجينات المُشفرة لهذه الإنزيمات في التأثيرات السامة للجينات للأوميثوات40. أفاد دينغ وآخرون46 أن العمال المُعرضين للأوميثوات قد زاد طول التيلومير لديهم، وهو ما ارتبط بنشاط التيلوميراز وتعدد الأشكال الجينية. ومع ذلك، على الرغم من توضيح العلاقة بين إنزيمات إصلاح الحمض النووي للأوميثوات وتعدد الأشكال الجينية لدى البشر، إلا أن هذه المسألة لا تزال دون إجابة بالنسبة للنباتات.
تتعزز آليات الدفاع الخلوي ضد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ليس فقط من خلال عمليات مضادات الأكسدة الإنزيمية، بل أيضًا من خلال عمليات مضادات الأكسدة غير الإنزيمية، والتي يُعدّ البرولين الحرّ أحدها مهمًا في النباتات. وقد لوحظت مستويات برولين أعلى بمئة مرة من القيم الطبيعية في النباتات المجهدة. 56. وتتوافق نتائج هذه الدراسة مع النتائج 33 التي أشارت إلى ارتفاع مستويات البرولين في شتلات القمح المعالجة بالأوميثوات. وبالمثل، لاحظ سريفاستافا وسينغ 57 أن مبيد الملاثيون الفوسفاتي العضوي يزيد من مستويات البرولين في البصل (A. cepa) ويزيد أيضًا من نشاط إنزيمي سوبر أكسيد ديموتاز (SOD) والكاتالاز (CAT)، مما يُضعف سلامة الغشاء ويُسبب تلف الحمض النووي. البرولين حمض أميني غير أساسي يشارك في مجموعة متنوعة من الآليات الفسيولوجية، بما في ذلك تكوين بنية البروتين، وتحديد وظيفته، والحفاظ على توازن الأكسدة والاختزال الخلوي، وإزالة الأكسجين الأحادي والجذور الهيدروكسيلية، والحفاظ على التوازن الأسموزي، وإشارات الخلية. 57 بالإضافة إلى ذلك، يحمي البرولين إنزيمات مضادات الأكسدة، مما يحافظ على سلامة بنية أغشية الخلايا58. تشير زيادة مستويات البرولين في البصل بعد التعرض للأوميثوات إلى أن الجسم يستخدم البرولين على شكل إنزيمي سوبر أكسيد ديسميوتاز (SOD) وكاتالاز (CAT) للحماية من التسمم الناتج عن المبيدات الحشرية. ومع ذلك، وعلى غرار نظام مضادات الأكسدة الإنزيمي، فقد ثبت أن البرولين غير كافٍ لحماية خلايا أطراف جذور البصل من أضرار المبيدات الحشرية.
أظهرت مراجعة الأدبيات عدم وجود دراسات حول الضرر التشريحي لجذور النباتات الناتج عن مبيدات الحشرية من نوع أوميثوات. ومع ذلك، تتوافق نتائج الدراسات السابقة على مبيدات حشرية أخرى مع نتائج هذه الدراسة. أفاد تشاووش أوغلو وآخرون67 أن مبيدات الثياميثوكسام واسعة الطيف تسبب أضرارًا تشريحية في جذور البصل، مثل نخر الخلايا، وعدم وضوح الأنسجة الوعائية، وتشوه الخلايا، وعدم وضوح الطبقة البشروية، وتشوه شكل نوى الخلايا الإنشائية. وأشار توتونجو وآخرون68 إلى أن ثلاث جرعات مختلفة من مبيدات ميثوكارب تسببت في نخر الخلايا البشروية، وتلفها، وزيادة سماكة جدار الخلايا القشرية في جذور البصل. في دراسة أخرى، وجد كاليفيت أوغلو ماكار36 أن استخدام مبيدات أفرمكتين الحشرية بجرعات 0.025 مل/لتر، و0.050 مل/لتر، و0.100 مل/لتر تسبب في عدم تحديد الأنسجة الموصلة، وتشوه الخلايا البشروية، وتلف النواة في جذور البصل. يُعد الجذر نقطة دخول المواد الكيميائية الضارة إلى النبات، وهو أيضًا الموقع الرئيسي الأكثر عرضة للتأثيرات السامة. ووفقًا لنتائج تحليل التباين المتعدد (MDA) لدراستنا، يمكن أن يؤدي الإجهاد التأكسدي إلى تلف غشاء الخلية. من ناحية أخرى، من المهم إدراك أن نظام الجذر هو أيضًا آلية الدفاع الأولية ضد هذه المخاطر69. وقد أظهرت الدراسات أن الضرر الملحوظ لخلايا مرستيم الجذر قد يكون بسبب آلية دفاع هذه الخلايا التي تمنع امتصاص المبيدات. ومن المرجح أن تكون الزيادة في الخلايا البشروية والقشرية الملحوظة في هذه الدراسة نتيجة لتقليل النبات لامتصاص المواد الكيميائية. وقد تؤدي هذه الزيادة إلى ضغط فيزيائي وتشوه الخلايا والنوى. بالإضافة إلى ذلك،70 اقتُرح أن النباتات قد تُراكم مواد كيميائية معينة للحد من تغلغل المبيدات الحشرية في الخلايا. يمكن تفسير هذه الظاهرة على أنها تغير تكيفي في خلايا الأنسجة القشرية والوعائية، حيث تُثخّن الخلايا جدرانها بمواد مثل السليلوز والسوبرين لمنع الأوميثوات من التغلغل في الجذور.71 علاوة على ذلك، قد يكون الضرر النووي المُسطّح ناتجًا عن ضغط فيزيائي للخلايا أو إجهاد تأكسدي يؤثر على الغشاء النووي، أو قد يكون ناتجًا عن تلف في المادة الوراثية ناتج عن استخدام الأوميثوات.
أوميثوات مبيد حشري عالي الفعالية يُستخدم على نطاق واسع، لا سيما في البلدان النامية. ومع ذلك، وكما هو الحال مع العديد من مبيدات الآفات العضوية الفوسفاتية الأخرى، لا تزال هناك مخاوف بشأن تأثيره على البيئة وصحة الإنسان. هدفت هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة المعلوماتية من خلال تقييم شامل للآثار الضارة لمبيدات أوميثوات على نبات شائع الاختبار، وهو نبات أ. سيبا. في نبات أ. سيبا، أدى التعرض للأوميثوات إلى تأخر النمو، وتأثيرات سامة للجينات، وفقدان سلامة الحمض النووي، والإجهاد التأكسدي، وتلف خلايا المرستيم الجذري. أبرزت النتائج الآثار السلبية لمبيدات أوميثوات على الكائنات الحية غير المستهدفة. تشير نتائج هذه الدراسة إلى الحاجة إلى مزيد من الحذر في استخدام مبيدات أوميثوات، ودقة أكبر في الجرعات، وزيادة الوعي بين المزارعين، وتشديد اللوائح. علاوة على ذلك، ستوفر هذه النتائج نقطة انطلاق قيّمة للبحث في آثار مبيدات أوميثوات على الأنواع غير المستهدفة.
تم إجراء الدراسات التجريبية والدراسات الميدانية للنباتات وأجزائها (بصيلات البصل)، بما في ذلك جمع المواد النباتية، وفقًا للأنظمة واللوائح المؤسسية والوطنية والدولية ذات الصلة.