يُعدّ رفع إنتاج الغذاء ضروريًا لتلبية احتياجات سكان العالم. وفي هذا السياق، تُشكّل المبيدات جزءًا لا يتجزأ من الممارسات الزراعية الحديثة الرامية إلى زيادة غلة المحاصيل. وقد تبيّن أن الاستخدام الواسع النطاق للمبيدات الاصطناعية في الزراعة يُسبّب تلوثًا بيئيًا خطيرًا ومشاكل صحية خطيرة. إذ يُمكن للمبيدات أن تتراكم بيولوجيًا على أغشية خلايا الإنسان وتُضعف وظائفه من خلال التلامس المباشر أو تناول الغذاء الملوث، وهو ما يُعدّ سببًا رئيسيًا للمشاكل الصحية.
أظهرت المعايير الخلوية الوراثية المستخدمة في هذه الدراسة نمطًا متسقًا يشير إلى أن الأوميثوات يُحدث تأثيرات سامة على الجينات والخلايا في الأنسجة المرستيمية للبصل. على الرغم من عدم وجود دليل قاطع على التأثيرات السامة للجينات للأوميثوات على البصل في الأدبيات الحالية، فقد بحثت العديد من الدراسات تأثيراته السامة على الجينات في كائنات حية أخرى. أثبت دولارا وآخرون أن الأوميثوات يحفز زيادة تعتمد على الجرعة في عدد عمليات تبادل الكروماتيدات الشقيقة في الخلايا الليمفاوية البشرية في المختبر. وبالمثل، أثبت أرتيغا-غوميز وآخرون أن الأوميثوات يقلل من حيوية الخلايا في خلايا الكيراتين HaCaT وخلايا الشعب الهوائية البشرية NL-20، وتم تقييم الضرر السام للجينات باستخدام اختبار المذنب. كما لاحظ وانغ وآخرون زيادة في طول التيلومير وزيادة في قابلية الإصابة بالسرطان لدى العمال المعرضين للأوميثوات. علاوة على ذلك، ودعمًا للدراسة الحالية، أجرى إيكونغ وآخرون دراسة أخرى. أظهرت الدراسة أن الأوميثوات (نظير الأكسجين للأوميثوات) يُسبب انخفاضًا في مؤشر الانقسام الخلوي (MI) في نبات البصل (Allium cepa)، ويؤدي إلى تحلل الخلايا، واحتجاز الكروموسومات، وتفتتها، واستطالة النواة، وتآكلها، ونضج الكروموسومات المبكر، وتكتل الكروموسومات في الطور الاستوائي، وتكثفها، ولزوجة الكروموسومات في الطور الانفصالي، واضطرابات في جسور الطورين c-الاستوائي والانفصالي. قد يُعزى انخفاض قيم مؤشر الانقسام الخلوي بعد المعالجة بالأوميثوات إلى تباطؤ انقسام الخلايا أو عدم قدرتها على إكمال دورة الانقسام. في المقابل، يشير ازدياد عدد النوى الدقيقة والتشوهات الكروموسومية وتفتت الحمض النووي إلى أن انخفاض قيم مؤشر الانقسام الخلوي مرتبطٌ ارتباطًا مباشرًا بتلف الحمض النووي. من بين التشوهات الكروموسومية التي تم رصدها في هذه الدراسة، كانت الكروموسومات اللزجة هي الأكثر شيوعًا. هذا التشوه، شديد السمية وغير قابل للعكس، ينتج عن الالتصاق الفيزيائي للبروتينات الكروموسومية أو اضطراب استقلاب الأحماض النووية في الخلية. بدلاً من ذلك، قد يكون السبب هو تحلل البروتينات المحيطة بالحمض النووي الصبغي، مما قد يؤدي في النهاية إلى موت الخلية42. تشير الكروموسومات الحرة إلى احتمال وجود اختلال في عدد الكروموسومات43. بالإضافة إلى ذلك، تتشكل الجسور الكروموسومية نتيجةً لتكسر الكروموسومات والكروماتيدات واندماجها. يؤدي تكوين الشظايا مباشرةً إلى تكوين النوى الدقيقة، وهو ما يتوافق مع نتائج اختبار المذنب في هذه الدراسة. يعود التوزيع غير المتجانس للكروماتين إلى فشل انفصال الكروماتيدات في المرحلة المتأخرة من الانقسام المتساوي، مما يؤدي إلى تكوين كروموسومات حرة44. الآلية الدقيقة لسمية الأوميثوات الجينية غير واضحة؛ ومع ذلك، باعتباره مبيدًا حشريًا عضويًا فوسفوريًا، فقد يتفاعل مع مكونات خلوية مثل القواعد النيتروجينية أو يُسبب تلفًا في الحمض النووي عن طريق توليد أنواع الأكسجين التفاعلية45. وبالتالي، يمكن أن تتسبب مبيدات الفوسفور العضوية في تراكم الجذور الحرة شديدة التفاعل، بما في ذلك O2− وH2O2 وOH−، والتي تتفاعل مع قواعد الحمض النووي في الكائنات الحية، مما يؤدي إلى تلف الحمض النووي بشكل مباشر أو غير مباشر. وقد ثبت أيضًا أن هذه الأنواع التفاعلية من الأكسجين (ROS) تُلحق الضرر بالإنزيمات والبنى المشاركة في تضاعف الحمض النووي وإصلاحه. في المقابل، تشير الدراسات إلى أن مبيدات الفوسفور العضوية تخضع لعملية أيضية معقدة بعد تناولها من قبل الإنسان، حيث تتفاعل مع العديد من الإنزيمات. ويقترح الباحثون أن هذا التفاعل يؤدي إلى مشاركة إنزيمات مختلفة والجينات المشفرة لهذه الإنزيمات في التأثيرات السامة للجينات لمادة الأوميثوات. وقد أفاد دينغ وآخرون أن العمال المعرضين للأوميثوات لديهم زيادة في طول التيلوميرات، وهو ما ارتبط بنشاط التيلوميراز والتعدد الشكلي الجيني. ومع ذلك، فعلى الرغم من توضيح العلاقة بين إنزيمات إصلاح الحمض النووي للأوميثوات والتعدد الشكلي الجيني لدى البشر، إلا أن هذه المسألة لا تزال غير محسومة بالنسبة للنباتات.
لا تقتصر آليات الدفاع الخلوي ضد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) على عمليات مضادات الأكسدة الإنزيمية فحسب، بل تشمل أيضًا عمليات مضادات الأكسدة غير الإنزيمية، ومنها البرولين الحر الذي يُعدّ مضاد أكسدة غير إنزيمي هام في النباتات. وقد لوحظت مستويات من البرولين أعلى من المعدلات الطبيعية بما يصل إلى 100 ضعف في النباتات المُجهدة56. وتتفق نتائج هذه الدراسة مع نتائج33 التي أشارت إلى ارتفاع مستويات البرولين في بادرات القمح المُعالجة بالأوميثوات. وبالمثل، لاحظ سريفاستافا وسينغ57 أن مبيد الملاثيون الحشري الفوسفوري العضوي يزيد من مستويات البرولين في البصل (Allium cepa)، كما يزيد من نشاط إنزيمات ديسموتاز الفائق (SOD) والكاتالاز (CAT)، مما يُقلل من سلامة الأغشية ويُسبب تلف الحمض النووي. يُعدّ البرولين حمضًا أمينيًا غير أساسي يُشارك في مجموعة متنوعة من الآليات الفيزيولوجية، بما في ذلك تكوين بنية البروتين، وتحديد وظيفته، والحفاظ على التوازن التأكسدي والاختزالي الخلوي، والتخلص من الأكسجين الأحادي وجذور الهيدروكسيل، والحفاظ على التوازن الأسموزي، وإشارات الخلية57. بالإضافة إلى ذلك، يحمي البرولين إنزيمات مضادات الأكسدة، مما يحافظ على سلامة بنية أغشية الخلايا58. ويشير ارتفاع مستويات البرولين في البصل بعد التعرض للأوميثوات إلى أن الجسم يستخدم البرولين على هيئة إنزيمات ديسموتاز الفائق (SOD) والكاتالاز (CAT) للحماية من السمية الناتجة عن المبيدات الحشرية. ومع ذلك، وكما هو الحال مع نظام مضادات الأكسدة الإنزيمي، فقد ثبت أن البرولين غير كافٍ لحماية خلايا قمة جذر البصل من أضرار المبيدات الحشرية.
أظهرت مراجعة الأدبيات عدم وجود دراسات حول الأضرار التشريحية التي تُلحقها مبيدات الأوميثوات بجذور النباتات. مع ذلك، تتوافق نتائج الدراسات السابقة التي تناولت مبيدات حشرية أخرى مع نتائج هذه الدراسة. فقد أفاد تشافوش أوغلو وآخرون67 بأن مبيدات الثياميثوكسام واسعة الطيف تُسبب أضرارًا تشريحية في جذور البصل، مثل نخر الخلايا، وعدم وضوح الأنسجة الوعائية، وتشوه الخلايا، وعدم وضوح طبقة البشرة، وشكل غير طبيعي لنوى الخلايا المرستيمية. كما أشار توتونجو وآخرون68 إلى أن ثلاث جرعات مختلفة من مبيدات الميثيوكارب تُسبب نخرًا، وتلفًا في خلايا البشرة، وتثخنًا في جدار خلايا القشرة في جذور البصل. في دراسة أخرى، وجد كاليفيتوغلو ماكار36 أن استخدام مبيدات الأفرمكتين الحشرية بجرعات 0.025 مل/لتر، و0.050 مل/لتر، و0.100 مل/لتر تسبب في تلف غير محدد للأنسجة الموصلة، وتشوه خلايا البشرة، وتسطح النوى في جذور البصل. يُعد الجذر نقطة دخول المواد الكيميائية الضارة إلى النبات، وهو أيضًا الموقع الرئيسي الأكثر عرضة للتأثيرات السامة. وفقًا لنتائج تحليل MDA في دراستنا، 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. أظهرت الدراسات أن التلف الملحوظ في خلايا المرستيم الجذري قد يكون ناتجًا عن آلية دفاع هذه الخلايا التي تمنع امتصاص المبيدات. من المرجح أن تكون الزيادة في خلايا البشرة والقشرة الملاحظة في هذه الدراسة نتيجة لتقليل النبات امتصاص المواد الكيميائية. قد تؤدي هذه الزيادة إلى ضغط فيزيائي وتشوه الخلايا والنوى. بالإضافة إلى ذلك،70 فقد أشير إلى أن النباتات قد تُراكم بعض المواد الكيميائية للحد من اختراق المبيدات الحشرية للخلايا. ويمكن تفسير هذه الظاهرة على أنها تغيير تكيفي في خلايا الأنسجة القشرية والوعائية، حيث تُكثّف الخلايا جدرانها بمواد مثل السليلوز والسوبرين لمنع الأوميثوات من اختراق الجذور.71 علاوة على ذلك، قد يكون تلف النواة المُسطّح ناتجًا عن انضغاط فيزيائي للخلايا أو إجهاد تأكسدي يؤثر على الغشاء النووي، أو قد يكون بسبب تلف المادة الوراثية الناجم عن استخدام الأوميثوات.
يُعدّ الأوميثوات مبيدًا حشريًا عالي الفعالية واسع الانتشار، لا سيما في الدول النامية. ومع ذلك، وكما هو الحال مع العديد من مبيدات الفوسفات العضوية الأخرى، لا تزال هناك مخاوف بشأن تأثيره على البيئة وصحة الإنسان. هدفت هذه الدراسة إلى سدّ هذه الفجوة المعلوماتية من خلال تقييم شامل للآثار الضارة لمبيدات الأوميثوات على نبات البصل (Allium cepa)، وهو نبات شائع الاستخدام في الاختبارات. في نبات البصل، أدّى التعرّض للأوميثوات إلى تباطؤ النمو، وآثار سامة على الجينات، وفقدان سلامة الحمض النووي، والإجهاد التأكسدي، وتلف الخلايا في النسيج الإنشائي للجذر. سلّطت النتائج الضوء على الآثار السلبية لمبيدات الأوميثوات على الكائنات غير المستهدفة. تشير نتائج هذه الدراسة إلى ضرورة توخّي مزيد من الحذر عند استخدام مبيدات الأوميثوات، وتحديد جرعات أكثر دقة، وزيادة الوعي بين المزارعين، وتطبيق لوائح أكثر صرامة. علاوة على ذلك، ستوفّر هذه النتائج نقطة انطلاق قيّمة للبحوث التي تدرس آثار مبيدات الأوميثوات على الأنواع غير المستهدفة.
تم إجراء الدراسات التجريبية والدراسات الميدانية للنباتات وأجزائها (بصيلات البصل)، بما في ذلك جمع المواد النباتية، وفقًا للمعايير واللوائح المؤسسية والوطنية والدولية ذات الصلة.
تاريخ النشر: 4 يونيو 2025