المحاصيل المعدلة وراثيًا

المحاصيل المعدلة وراثيًا هي نباتات تُستخدم في الزراعة ، حيث تم تعديل حمضها النووي ( DNA ) باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية . يمكن هندسة جينومات النباتات بطرق فيزيائية أو باستخدام بكتيريا الأجروبكتيريوم لإيصال التسلسلات الموجودة في نواقل T-DNA الثنائية . في معظم الحالات، يهدف التعديل الوراثي إلى إدخال سمة جديدة إلى النبات لا توجد بشكل طبيعي في نوعه. تشمل الأمثلة في المحاصيل الغذائية مقاومة بعض الآفات والأمراض والظروف البيئية، والحد من التلف، ومقاومة المعالجات الكيميائية (مثل مقاومة مبيدات الأعشاب )، أو تحسين القيمة الغذائية للمحصول. أما الأمثلة في المحاصيل غير الغذائية فتشمل الأشجار المعدلة وراثيًا المستخدمة في زراعة الغابات ، وإنتاج المستحضرات الصيدلانية والوقود الحيوي وغيرها من المنتجات ذات الفائدة الصناعية، بالإضافة إلى استخدامها في المعالجة الحيوية . ^{[ 1 ]}

تبنى المزارعون تقنية المحاصيل المعدلة وراثيًا على نطاق واسع. فقد زادت المساحة المزروعة من 1.7 مليون هكتار عام 1996 إلى 185.1 مليون هكتار عام 2016، أي ما يعادل 12% من إجمالي الأراضي الزراعية العالمية. وفي عام 2016، شملت الصفات الرئيسية للمحاصيل ( فول الصويا ، والذرة، والكانولا، والقطن ) تحمل مبيدات الأعشاب (95.9 مليون هكتار)، ومقاومة الحشرات (25.2 مليون هكتار)، أو كليهما (58.5 مليون هكتار). وفي عام 2015، بلغت مساحة زراعة الذرة المعدلة وراثيًا 53.6 مليون هكتار (ما يقارب ثلث محصول الذرة). وتفوقت الذرة المعدلة وراثيًا على سابقاتها، حيث زاد المحصول بنسبة تتراوح بين 5.6% و24.5%، مع انخفاض في مستويات السموم الفطرية (-28.8%)، والفومونيسين (-30.6%)، والثريكوتيسينز (-36.5%). لم تتأثر الكائنات غير المستهدفة، باستثناء انخفاض أعداد بعض الدبابير الطفيلية نتيجة لانخفاض أعداد عائلها الآفة، حفار الذرة الأوروبي ؛ إذ يُعد حفار الذرة الأوروبي هدفًا للذرة المعدلة وراثيًا النشطة من نوع Bt. لم تتغير المعايير البيوجيوكيميائية، مثل محتوى اللجنين، بينما كان تحلل الكتلة الحيوية أعلى. ^{[ 2 ]}

خلصت دراسة تحليلية شاملة أجريت عام 2014 إلى أن تبني تقنية المحاصيل المعدلة وراثيًا قد خفض استخدام المبيدات الكيميائية بنسبة 37%، وزاد غلة المحاصيل بنسبة 22%، ورفع أرباح المزارعين بنسبة 68%. ^{[ 3 ]} وقد كان لهذا الانخفاض في استخدام المبيدات فائدة بيئية، إلا أن الإفراط في استخدامها قد يقلل من هذه الفوائد. ^{[ 4 ]} وتكون مكاسب الغلة وانخفاض استخدام المبيدات أكبر في المحاصيل المقاومة للحشرات مقارنةً بالمحاصيل المتحملة لمبيدات الأعشاب. ^{[ 5 ]} وتكون مكاسب الغلة والأرباح أعلى في الدول النامية منها في الدول المتقدمة . ^{[ 3 ]} وانخفضت حالات التسمم بالمبيدات بمقدار يتراوح بين 2.4 و9 ملايين حالة سنويًا في الهند وحدها. ^{[ 6 ]} وخلصت مراجعة أجريت عام 2011 للعلاقة بين تبني قطن Bt وحالات انتحار المزارعين في الهند إلى أن "البيانات المتاحة لا تُظهر أي دليل على عودة ظهور حالات انتحار المزارعين"، وأن "تقنية قطن Bt كانت فعالة للغاية بشكل عام في الهند". ^{[ 7 ]} خلال فترة إدخال القطن المعدل وراثيًا في الهند، انخفضت حالات انتحار المزارعين بنسبة 25%. ^{[ 6 ]}

هناك إجماع علمي ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} على أن الأغذية المتوفرة حاليًا والمشتقة من المحاصيل المعدلة وراثيًا لا تشكل خطرًا أكبر على صحة الإنسان من الأغذية التقليدية، ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} ولكن يجب اختبار كل غذاء معدل وراثيًا على حدة قبل طرحه في السوق. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} ومع ذلك، فإن عامة الناس أقل ميلًا بكثير من العلماء إلى اعتبار الأغذية المعدلة وراثيًا آمنة. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} يختلف الوضع القانوني والتنظيمي للأغذية المعدلة وراثيًا من بلد إلى آخر، حيث تحظرها بعض الدول أو تقيدها، بينما تسمح بها دول أخرى بدرجات متفاوتة من التنظيم. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

أثّر الإنسان بشكل مباشر على التركيب الجيني للنباتات لزيادة قيمتها كمحاصيل زراعية من خلال التدجين . وتأتي أولى الأدلة على تدجين النباتات من قمح إيمر وقمح إينكورن، اللذين عُثِر عليهما في قرى العصر الحجري الحديث (أ) ما قبل الفخار في جنوب غرب آسيا ، ويعود تاريخهما إلى ما بين 10500 و10100 قبل الميلاد. ^{[ 28 ]} وكان الهلال الخصيب في غرب آسيا ومصر والهند من أوائل مواقع الزراعة والحصاد المخطط لنباتات كانت تُجمع سابقًا من البرية. وحدث تطور مستقل للزراعة في شمال وجنوب الصين، ومنطقة الساحل الأفريقي ، وغينيا الجديدة ، والعديد من مناطق الأمريكتين. ^{[ 29 ]} وظهرت المحاصيل الثمانية المؤسسة للعصر الحجري الحديث ( قمح إيمر ، وقمح إينكورن، والشعير ، والبازلاء ، والعدس ، والبيقية المرة ، والحمص ، والكتان ) جميعها بحلول حوالي 7000 قبل الميلاد. ^{[ 30 ]} وقد أدخل مربو المحاصيل التقليديون منذ زمن طويل مواد وراثية أجنبية إلى محاصيلهم من خلال ابتكار تهجينات جديدة. تم ابتكار نوع هجين من الحبوب عام 1875، عن طريق تهجين القمح والجاودار . [ 31 ] ^{ومنذ ذلك الحين} ، أُدخلت صفاتٌ، منها جينات التقزم ومقاومة الصدأ، بهذه الطريقة. [ 32 ] ^{وقد مكّنت زراعة} الأنسجة النباتية والطفرات المُتعمّدة البشر من تغيير تركيب الجينوم النباتي. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

أتاحت التطورات الحديثة في علم الوراثة للبشر إمكانية تعديل جينات النباتات بشكل مباشر. ففي عام 1970، اكتشف مختبر هاميلتون سميث إنزيمات تقييد تسمح بقطع الحمض النووي في مواقع محددة، مما مكّن العلماء من عزل الجينات من جينوم الكائن الحي. ^{[ 35 ]} وكانت إنزيمات ربط الحمض النووي ، التي تربط الحمض النووي المكسور، قد اكتُشفت سابقًا في عام 1967، ^{[ 36 ]} وبدمج هاتين التقنيتين، أصبح من الممكن "قص ولصق" تسلسلات الحمض النووي وإنشاء الحمض النووي المؤتلف . أما البلازميدات ، التي اكتُشفت عام 1952، ^{[ 37 ]} فقد أصبحت أدوات مهمة لنقل المعلومات بين الخلايا وتكرار تسلسلات الحمض النووي. وفي عام 1907، اكتُشفت بكتيريا تُسبب أورامًا نباتية، وهي بكتيريا أغروباكتيريوم توميفاسينز ، وفي أوائل سبعينيات القرن العشرين، وُجد أن العامل المُسبب للأورام هو بلازميد حمض نووي يُسمى بلازميد Ti . ^{[ 38 ]} من خلال إزالة الجينات المسببة للورم من البلازميد وإضافة جينات جديدة، تمكن الباحثون من إصابة النباتات ببكتيريا Agrobacterium tumefaciens والسماح للبكتيريا بإدخال تسلسل الحمض النووي الذي اختارته في جينومات النباتات. ^{[ 39 ]} ولأن بعض خلايا النباتات لم تكن عرضة للإصابة ببكتيريا Agrobacterium tumefaciens ، فقد طُوّرت طرق أخرى، منها التثقيب الكهربائي ، والحقن المجهري ^{[ 40 ]} ، وقذف الجسيمات باستخدام مسدس الجينات (الذي اختُرع عام 1987). ^{[ 41 ] [ 42 ]} في ثمانينيات القرن الماضي، طُوّرت تقنيات لإعادة إدخال البلاستيدات الخضراء المعزولة إلى خلية نباتية أُزيل جدارها الخلوي. ومع ظهور مسدس الجينات عام 1987، أصبح من الممكن دمج جينات غريبة في البلاستيدة الخضراء . ^{[ 43 ]} وقد أصبح التحويل الوراثي فعالاً للغاية في بعض الكائنات النموذجية. في عام 2008، تم إنتاج بذور معدلة وراثيًا في نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) عن طريق غمر الأزهار في محلول بكتيريا الأجروبكتيريوم . ^{[ 44 ]} وفي عام 2013، استُخدمت تقنية كريسبر لأول مرة لاستهداف تعديل الجينومات النباتية. ^{[ 45 ]}

كان التبغ أول نبات زراعي معدل وراثيًا، وقد نُشرت عنه تقارير في عام 1983. ^{[ 46 ]} طُوّر التبغ عن طريق إنشاء جين هجين يجمع بين جين مقاومة للمضادات الحيوية وبلازميد T1 من بكتيريا الأجروبكتيريوم . أُصيب نبات التبغ ببكتيريا الأجروبكتيريوم المُعدّلة وراثيًا بهذا البلازميد، مما أدى إلى إدخال الجين الهجين في النبات. وباستخدام تقنيات زراعة الأنسجة ، تم اختيار خلية تبغ واحدة تحتوي على الجين، ونُشئ منها نبات جديد. ^{[ 47 ]} أُجريت أولى التجارب الحقلية على النباتات المعدلة وراثيًا في فرنسا والولايات المتحدة عام 1986، حيث تم تعديل نباتات التبغ وراثيًا لتكون مقاومة لمبيدات الأعشاب . ^{[ 48 ]} في عام 1987، كانت شركة أنظمة علم الوراثة النباتية ، التي أسسها مارك فان مونتاجو وجيف شيل ، أول شركة تُعدّل وراثيًا نباتات مقاومة للحشرات عن طريق دمج جينات تُنتج بروتينات مبيدة للحشرات من بكتيريا باسيلوس ثورينجينسيس (Bt) في التبغ . ^{[ 49 ]} كانت جمهورية الصين الشعبية أول دولة تُسوّق النباتات المعدلة وراثيًا، حيث طرحت نوعًا من التبغ المقاوم للفيروسات عام 1992. ^{[ 50 ]} وفي عام 1994، حصلت شركة كالجين على الموافقة لطرح طماطم "فليفر سافر" تجاريًا ، وهي طماطم مُهندسة وراثيًا لتتمتع بفترة صلاحية أطول. ^{[ 51 ]} وفي العام نفسه، وافق الاتحاد الأوروبي على تبغ مُهندس وراثيًا ليقاوم مبيد الأعشاب بروموكسينيل ، ليصبح بذلك أول محصول مُعدل وراثيًا يُسوّق تجاريًا في أوروبا. ^{[ 52 ]} وفي عام 1995، وافقت وكالة حماية البيئة على بطاطس "نيوليف" المعدلة وراثيًا من إنتاج شركة مونسانتو ، بعد أن كانت قد حصلت على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، لتصبح بذلك أول محصول مُنتج للمبيدات الحشرية يحصل على الموافقة في الولايات المتحدة. ^{[ 53 ]} في عام 1996، مُنحت 35 موافقة لزراعة 8 محاصيل معدلة وراثيًا ومحصول زهور واحد (القرنفل) تجاريًا، بـ 8 سمات مختلفة، في 6 دول بالإضافة إلى الاتحاد الأوروبي. ^{[ 48 ]} وبحلول عام 2010، زرعت 29 دولة محاصيل معدلة وراثيًا تجاريًا، ومنحت 31 دولة أخرى موافقة تنظيمية لاستيراد المحاصيل المعدلة وراثيًا. ^{[ 54 ]}

تمت الموافقة على صنف الموز المعدل وراثيًا QCAV-4 من قبل أستراليا ونيوزيلندا في عام 2024. يقاوم هذا الموز فطر الفيوزاريوم أوكسيسبوروم ، الذي يسبب مرض بنما القاتل لموز كافنديش ، وهو الصنف السائد. ^{[ 55 ]}

تُضاف أو تُزال الجينات من المحاصيل المعدلة وراثيًا باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية ، ^{[ 56 ]} والتي شملت في الأصل مسدسات الجينات ، والتحفيز الكهربائي ، والحقن المجهري، وبكتيريا الأغروبكتيريا . وفي الآونة الأخيرة، وفرت تقنيتا كريسبر وتالين تقنيات تحرير أكثر دقة وسهولة.

تستخدم بنادق الجينات (المعروفة أيضًا باسم القذف الجيني) تقنية "إطلاق" جسيمات أو إشعاعات عالية الطاقة موجهة نحو الخلايا النباتية ^{[ 57 ]} ، وهي الطريقة الأكثر شيوعًا. يتم ربط الحمض النووي (DNA) بجسيمات دقيقة من الذهب أو التنجستن، والتي تُطلق بدورها إلى أنسجة النبات أو خلاياه المفردة تحت ضغط عالٍ. تخترق الجسيمات المتسارعة جدار الخلية والأغشية الخلوية ، ثم ينفصل الحمض النووي عن المعدن ويندمج في الحمض النووي للنبات داخل النواة . وقد طُبقت هذه الطريقة بنجاح على العديد من المحاصيل المزروعة، وخاصة أحاديات الفلقة كالقمح والذرة، حيث كانت عملية التحويل الوراثي باستخدام بكتيريا Agrobacterium tumefaciens أقل نجاحًا ^{[ 58 ]} . أما العيب الرئيسي لهذه العملية فهو إمكانية إلحاق ضرر جسيم بالأنسجة الخلوية.

يُعدّ التحويل الوراثي بواسطة بكتيريا Agrobacterium tumefaciens تقنية شائعة أخرى. تُعتبر بكتيريا Agrobacterium طفيليات نباتية طبيعية . ^{[ 59 ]} وتُتيح قدرتها الطبيعية على نقل الجينات طريقة هندسية أخرى. ولخلق بيئة مناسبة لها، تُدخل هذه البكتيريا جيناتها في النباتات المضيفة، مما يؤدي إلى تكاثر خلايا نباتية مُعدّلة بالقرب من سطح التربة ( ورم التاج ). تُشفّر المعلومات الوراثية لنمو الورم على قطعة DNA دائرية متحركة ( بلازميد ). عندما تُصيب بكتيريا Agrobacterium نباتًا، فإنها تنقل هذا الحمض النووي T-DNA إلى موقع عشوائي في جينوم النبات. عند استخدامها في الهندسة الوراثية، يُزال الحمض النووي T-DNA البكتيري من البلازميد البكتيري ويُستبدل بالجين الأجنبي المطلوب. تُعتبر البكتيريا ناقلًا ، مما يُتيح نقل الجينات الأجنبية إلى النباتات. تُجدي هذه الطريقة نفعًا خاصًا مع النباتات ثنائية الفلقة مثل البطاطس والطماطم والتبغ. أما عدوى بكتيريا Agrobacterium فهي أقل نجاحًا في محاصيل مثل القمح والذرة.

تُستخدم عملية التثقيب الكهربائي عندما لا تحتوي أنسجة النبات على جدران خلوية. في هذه التقنية، تُنشأ مسامات صغيرة مؤقتًا في خلايا النبات بواسطة نبضات كهربائية، ثم يُدخل الحمض النووي من خلال هذه المسامات الصغيرة. ^{[ 60 ]}

تُستخدم تقنية الحقن المجهري لإدخال الحمض النووي مباشرة إلى نواة الخلية. ^{[ 60 ]}

يشير علماء النبات، مدعومين بنتائج التحليلات الشاملة الحديثة لتكوين المحاصيل، إلى أن المحاصيل المعدلة باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية أقل عرضة لحدوث تغييرات غير مقصودة مقارنةً بالمحاصيل المهجنة بالطرق التقليدية. ^{[ 61 ] [ 62 ]}

في مجال البحث العلمي، يُعدّ التبغ ونبات الرشاد (Arabidopsis thaliana) من أكثر النباتات المُعدّلة وراثيًا، وذلك بفضل طرق التحويل المتطورة، وسهولة التكاثر، ودراسة جينوماتها بشكلٍ وافٍ. ^{[ 63 ] [ 64 ]} وتُستخدم هذه النباتات ككائنات نموذجية لدراسة أنواع نباتية أخرى.

يتطلب إدخال جينات جديدة إلى النباتات مُحفِّزًا خاصًا بالمنطقة التي سيُعبَّر فيها عن الجين. على سبيل المثال، للتعبير عن جين في حبوب الأرز فقط دون الأوراق، يُستخدم مُحفِّز خاص بالسويداء . يجب تحسين كودونات الجين للكائن الحي نظرًا لانحياز استخدام الكودونات . ^{[ 65 ]}

تُعدّ القيمة الاقتصادية للأغذية المعدلة وراثيًا للمزارعين إحدى أهم فوائدها، بما في ذلك في الدول النامية. ^{[ 85 ] [ 86 ] [ 87 ]} وقد وجدت دراسة أجريت عام 2010 أن ذرة Bt حققت فوائد اقتصادية بقيمة 6.9 مليار دولار أمريكي على مدى السنوات الأربع عشرة الماضية في خمس ولايات في الغرب الأوسط الأمريكي. وحصل المزارعون الذين ينتجون الذرة غير المعدلة وراثيًا على الجزء الأكبر من هذه الفوائد (4.3 مليار دولار أمريكي). ويُعزى ذلك إلى انخفاض أعداد حفار الذرة الأوروبي نتيجة تعرضه لذرة Bt، مما قلل من أعداد الحشرات التي تهاجم الذرة التقليدية المجاورة. ^{[ 88 ] [ 89 ]} وقدّر خبراء اقتصاديون زراعيون أن "الفائض العالمي [ازداد بمقدار] 240.3 مليون دولار أمريكي لعام 1996. ومن هذا الإجمالي، ذهبت الحصة الأكبر (59%) إلى المزارعين الأمريكيين. وحصلت شركة مونسانتو للبذور على الحصة الأكبر التالية (21%)، تليها المستهلكون الأمريكيون (9%)، ثم بقية العالم (6%)، وأخيرًا مورد البلازما الجرثومية، شركة دلتا آند باين لاند من ولاية ميسيسيبي (5%)." ^{[ 90 ]}

بحسب الهيئة الدولية لاكتساب تطبيقات التكنولوجيا الحيوية الزراعية (ISAAA)، قام نحو 18 مليون مزارع بزراعة محاصيل معدلة وراثيًا في 28 دولة عام 2014؛ وكان حوالي 94% من هؤلاء المزارعين من ذوي الموارد المحدودة في الدول النامية. وقد زُرعت 53% من المساحة العالمية للمحاصيل المعدلة وراثيًا، والبالغة 181.5 مليون هكتار، في 20 دولة نامية. ^{[ 91 ]} وخلصت دراسة شاملة أجرتها شركة PG Economics عام 2012 إلى أن المحاصيل المعدلة وراثيًا زادت دخل المزارعين في جميع أنحاء العالم بمقدار 14 مليار دولار أمريكي عام 2010، وذهب أكثر من نصف هذا المبلغ إلى المزارعين في الدول النامية. ^{[ 92 ]}

إن التخلي عن هذه الفوائد مكلف. ^{[ 93 ] [ 94 ]} وقدّر ويسيلر وآخرون (2017) تكلفة التأخير لعدة محاصيل، بما في ذلك الموز المعدل وراثيًا في أوغندا ، واللوبيا المعدلة وراثيًا في غرب إفريقيا ، والذرة المعدلة وراثيًا في كينيا . ^{[ 93 ]} ويقدرون أن نيجيريا وحدها تخسر ما بين 33 و46 مليون دولار سنويًا. ^{[ 93 ]} لذا، يجب مقارنة الأضرار المحتملة والمزعومة للمحاصيل المعدلة وراثيًا بتكاليف التأخير هذه. ^{[ 93 ] [ 94 ]}

شكك النقاد في الفوائد المزعومة للمزارعين بسبب انتشار التحيز بين المراقبين وغياب التجارب العشوائية المضبوطة . يُعد القطن المحصول الرئيسي المعدل وراثيًا الذي يزرعه صغار المزارعين في البلدان النامية. وخلصت مراجعة أجراها خبراء اقتصاديون زراعيون عام 2006 لنتائج زراعة القطن المعدل وراثيًا إلى أن "النتائج الإجمالية، على الرغم من كونها واعدة، إلا أنها متفاوتة. فالعوائد الاقتصادية متغيرة للغاية على مر السنين، ونوع المزرعة، والموقع الجغرافي". ^{[ 95 ]}

في عام 2013، طالب المجلس الاستشاري العلمي للأكاديميات الأوروبية (EASAC) الاتحاد الأوروبي بالسماح بتطوير تقنيات التعديل الوراثي الزراعي لتمكين زراعة أكثر استدامة، من خلال استخدام موارد أقل من الأراضي والمياه والمغذيات. كما انتقد المجلس الإطار التنظيمي للاتحاد الأوروبي ووصفه بأنه "مُستهلك للوقت ومُكلف"، وأشار إلى أن الاتحاد الأوروبي قد تأخر في تبني تقنيات التعديل الوراثي. ^{[ 96 ]}

يشمل المشاركون في أسواق الأعمال الزراعية شركات البذور، وشركات الكيماويات الزراعية، والموزعين، والمزارعين، ومخازن الحبوب، والجامعات التي تُطوّر محاصيل/صفات جديدة، والتي تُقدّم خدمات الإرشاد الزراعي التابعة لها المشورة للمزارعين بشأن أفضل الممارسات. ووفقًا لدراسة استقصائية أُجريت عام 2012 استنادًا إلى بيانات من أواخر التسعينيات وأوائل الألفية الثانية، يُستخدم جزء كبير من المحاصيل المعدلة وراثيًا المزروعة سنويًا كعلف للماشية، ويؤدي ازدياد الطلب على اللحوم إلى ازدياد الطلب على محاصيل العلف المعدلة وراثيًا. ^{[ 97 ]} تبلغ نسبة استخدام حبوب العلف من إجمالي إنتاج المحاصيل 70% للذرة، وأكثر من 90% لكسب البذور الزيتية مثل فول الصويا. ويُستخدم حوالي 65 مليون طن متري من حبوب الذرة المعدلة وراثيًا، وحوالي 70 مليون طن متري من كسب فول الصويا المُشتق من فول الصويا المعدل وراثيًا، كعلف للماشية. ^{[ 97 ]}

في عام 2014، بلغت القيمة العالمية لبذور التعديل الوراثي 15.7 مليار دولار أمريكي؛ منها 11.3 مليار دولار (72%) في الدول الصناعية، و4.4 مليار دولار (28%) في الدول النامية. ^{[ 91 ]} وفي عام 2009، بلغت مبيعات شركة مونسانتو من البذور وترخيص تقنيتها 7.3 مليار دولار؛ وكانت شركة دوبونت، من خلال شركتها التابعة بايونير ، ثاني أكبر شركة في هذا السوق. ^{[ 98 ]} وفي عام 2009، مثّلت مجموعة منتجات راوند أب، بما فيها البذور المعدلة وراثيًا، حوالي 50% من أعمال مونسانتو. ^{[ 99 ]}

انتهت صلاحية بعض براءات اختراع الصفات المعدلة وراثيًا، مما يسمح بالتطوير القانوني لسلالات عامة تتضمن هذه الصفات. على سبيل المثال، يتوفر الآن فول الصويا المعدل وراثيًا المقاوم للجليفوسات. ومن الآثار الأخرى إمكانية إضافة الصفات التي طورها أحد الموردين إلى سلالات مورد آخر، مما قد يزيد من خيارات المنتجات والمنافسة. ^{[ 100 ]} انتهت صلاحية براءة اختراع أول نوع من محاصيل Roundup Ready التي أنتجتها شركة مونسانتو (فول الصويا) في عام 2014 ^{[ 101 ]} ، وكان أول حصاد لفول الصويا غير الخاضع لبراءة الاختراع في ربيع عام 2015. ^{[ 102 ]} منحت مونسانتو ترخيصًا واسع النطاق لبراءة الاختراع لشركات بذور أخرى تُضمّن صفة مقاومة الجليفوسات في منتجاتها من البذور. ^{[ 103 ]} حصلت حوالي 150 شركة على ترخيص هذه التقنية، ^{[ 104 ]} بما في ذلك سينجنتا ^{[ 105 ]} ودوبونت بايونير . ^{[ 106 ]}

في عام 2014، خلصت أكبر مراجعة حتى الآن إلى أن تأثيرات المحاصيل المعدلة وراثيًا على الزراعة كانت إيجابية. شمل التحليل التلوي جميع الدراسات المنشورة باللغة الإنجليزية حول الآثار الزراعية والاقتصادية بين عامي 1995 ومارس 2014 لثلاثة محاصيل معدلة وراثيًا رئيسية: فول الصويا والذرة والقطن. ووجدت الدراسة أن المحاصيل المقاومة لمبيدات الأعشاب تتميز بانخفاض تكاليف الإنتاج، بينما في المحاصيل المقاومة للحشرات، تم تعويض انخفاض استخدام المبيدات بارتفاع أسعار البذور، مما أبقى تكاليف الإنتاج الإجمالية متقاربة. ^{[ 3 ] [ 107 ]}

ارتفعت المحاصيل بنسبة 9% للأصناف المقاومة لمبيدات الأعشاب، و25% للأصناف المقاومة للحشرات. وحقق المزارعون الذين اعتمدوا المحاصيل المعدلة وراثيًا أرباحًا أعلى بنسبة 69% من أولئك الذين لم يعتمدوها. وخلصت الدراسة إلى أن المحاصيل المعدلة وراثيًا تُسهم في دعم المزارعين في الدول النامية، حيث تزيد المحاصيل بنسبة 14 نقطة مئوية. ^{[ 107 ]}

درس الباحثون بعض الدراسات التي لم تخضع لمراجعة الأقران، وبعض الدراسات التي لم تُفصح عن أحجام العينات. وحاولوا تصحيح تحيز النشر بالرجوع إلى مصادر أخرى غير المجلات الأكاديمية . وقد أتاحت مجموعة البيانات الكبيرة للدراسة التحكم في المتغيرات التي قد تُؤثر على النتائج، مثل استخدام الأسمدة. وخلصوا، بشكل منفصل، إلى أن مصدر التمويل لم يؤثر على نتائج الدراسة. ^{[ 107 ]}

في ظل ظروف خاصة تهدف إلى الكشف عن عوامل المحصول الوراثية فقط، من المعروف أن العديد من المحاصيل المعدلة وراثيًا تتميز في الواقع بانخفاض المحصول. ويعود ذلك إلى أحد السببين التاليين أو كليهما: انخفاض المحصول، حيث تُقلل الصفة نفسها من المحصول، إما عن طريق التنافس على المواد الأولية للتخليق أو عن طريق إدخالها بشكل غير دقيق في منتصف جين ذي صلة بالمحصول؛ و/أو تأخر المحصول ، حيث يستغرق الأمر بعض الوقت لدمج أحدث جينات المحصول في السلالات المعدلة وراثيًا. ومع ذلك، لا يعكس هذا ظروف الحقل الواقعية، خاصةً مع إغفال ضغط الآفات الذي غالبًا ما يكون الهدف من صفة التعديل الوراثي. ^{[ 108 ]} انظر على سبيل المثال: محصول راوند أب ريدي، قسم ادعاءات الإنتاجية .

قد يؤدي تعديل الجينات أيضًا إلى زيادة المحاصيل بغض النظر عن استخدام أي مبيدات حيوية أو مبيدات حشرية. في مارس 2022، أظهرت نتائج التجارب الميدانية أن تعطيل جين KRN2 في الذرة وجين OsKRN2 في الأرز باستخدام تقنية كريسبر قد زاد من إنتاجية الحبوب بنسبة 10% و8% تقريبًا على التوالي، دون أي آثار سلبية ملحوظة. ^{[ 109 ] [ 110 ]}

تم تعديل المحاصيل المعدلة وراثيًا التي تُزرع اليوم، أو التي لا تزال قيد التطوير، بصفات متنوعة . تشمل هذه الصفات تحسين مدة الصلاحية ، ومقاومة الأمراض ، ومقاومة الإجهاد، ومقاومة مبيدات الأعشاب ، ومقاومة الآفات ، وإنتاج سلع مفيدة مثل الوقود الحيوي أو الأدوية، والقدرة على امتصاص السموم واستخدامها في المعالجة الحيوية للتلوث.

في الآونة الأخيرة، تم توجيه البحث والتطوير نحو تحسين المحاصيل ذات الأهمية المحلية في البلدان النامية ، مثل اللوبيا المقاومة للحشرات في أفريقيا ^{[ 111 ]} والباذنجان المقاوم للحشرات . ^{[ 112 ]}

يتناول تنظيم الهندسة الوراثية النهج التي تتبعها الحكومات لتقييم وإدارة المخاطر المرتبطة بتطوير وإطلاق المحاصيل المعدلة وراثيًا. وتختلف هذه التنظيمات بين الدول، لا سيما بين الولايات المتحدة وأوروبا. كما تختلف في كل دولة تبعًا للغرض من استخدام كل منتج. فعلى سبيل المثال، لا تخضع المحاصيل غير المخصصة للاستهلاك الغذائي عادةً لمراجعة السلطات المسؤولة عن سلامة الغذاء. ^{[ 250 ] [ 251 ]}

في عام 2013، زُرعت المحاصيل المعدلة وراثيًا في 27 دولة؛ 19 منها نامية و8 متقدمة. وكان عام 2013 هو العام الثاني الذي تُنتج فيه الدول النامية غالبية (54%) إجمالي محصول المحاصيل المعدلة وراثيًا. وقد زرع 18 مليون مزارع هذه المحاصيل؛ نحو 90% منهم مزارعون أصحاب حيازات صغيرة في الدول النامية. ^{[ 1 ]}

تُصدر وزارة الزراعة الأمريكية تقارير سنوية عن إجمالي مساحة أصناف المحاصيل المعدلة وراثيًا المزروعة في الولايات المتحدة. ^{[ 253 ] [ 254 ]} ووفقًا للدائرة الوطنية للإحصاءات الزراعية ، فإن الولايات المنشورة في هذه الجداول تمثل 81-86% من إجمالي مساحة زراعة الذرة، و88-90% من إجمالي مساحة زراعة فول الصويا، و81-93% من إجمالي مساحة زراعة القطن الجبلي (بحسب السنة).

تُصدر التقديرات العالمية من قبل الخدمة الدولية لاكتساب تطبيقات التكنولوجيا الحيوية الزراعية (ISAAA)، ويمكن الاطلاع عليها في تقاريرها السنوية بعنوان "الوضع العالمي للمحاصيل المعدلة وراثيًا التجارية". ^{[ 1 ] [ 255 ]}

اعتمد المزارعون تقنية المحاصيل المعدلة وراثيًا على نطاق واسع (انظر الشكل). بين عامي 1996 و2013، زادت المساحة الإجمالية للأراضي المزروعة بالمحاصيل المعدلة وراثيًا بمقدار 100 ضعف، من 17,000 كيلومتر مربع (4,200,000 فدان) إلى 1,750,000  كيلومتر ^مربع (432 مليون فدان). ^{[ 1 ]} وفي عام 2010، زُرعت 10% من الأراضي الصالحة للزراعة في العالم بالمحاصيل المعدلة وراثيًا. ^{[ 54 ]} وبحلول عام 2011، زُرعت 11 نوعًا مختلفًا من المحاصيل المعدلة وراثيًا تجاريًا على مساحة 395 مليون فدان (160 مليون هكتار) في 29 دولة، منها الولايات المتحدة الأمريكية، والبرازيل، والأرجنتين، والهند، وكندا، والصين، وباراغواي، وباكستان، وجنوب إفريقيا، وأوروغواي، وبوليفيا، وأستراليا، والفلبين، وميانمار، وبوركينا فاسو، والمكسيك، وإسبانيا. ^{[ 54 ]} أحد الأسباب الرئيسية لهذا الانتشار الواسع هو الفائدة الاقتصادية المتوقعة التي تجلبها هذه التقنية للمزارعين. فعلى سبيل المثال، يتيح نظام زراعة البذور المقاومة للجليفوسات، ثم رشّها بالجليفوسات بعد إنبات النباتات، للمزارعين فرصة زيادة المحصول بشكل كبير من قطعة أرض معينة، إذ يسمح لهم ذلك بزراعة الصفوف متقاربة. وبدون هذا النظام، كان على المزارعين زراعة الصفوف متباعدة بما يكفي لمكافحة الأعشاب الضارة بعد الإنبات باستخدام الحراثة الميكانيكية. ^{[ 256 ]} وبالمثل، فإن استخدام بذور Bt يعني أن المزارعين ليسوا مضطرين لشراء المبيدات الحشرية، ثم استثمار الوقت والوقود والمعدات في رشّها. ومع ذلك، فقد شكك النقاد في ما إذا كانت المحاصيل المعدلة وراثيًا تُحقق غلة أعلى، وما إذا كان استخدام المواد الكيميائية أقل. انظر مقال " جدل الأغذية المعدلة وراثيًا" للمزيد من المعلومات.

في الولايات المتحدة، بحلول عام 2014، كانت 94% من المساحة المزروعة بفول الصويا، و96% بالقطن، و93% بالذرة، من الأصناف المعدلة وراثيًا. ^{[ 257 ] [ 258 ] [ 259 ]} يحمل فول الصويا المعدل وراثيًا سمات مقاومة مبيدات الأعشاب فقط، بينما يحمل كل من الذرة والقطن سمات مقاومة مبيدات الأعشاب وسمات الحماية من الحشرات (الأخيرة تعتمد بشكل كبير على بروتين Bt). ^{[ 260 ]} تُعتبر هذه "سمات مدخلات" تهدف إلى تحقيق فائدة مالية للمنتجين، ولكنها قد تُحقق فوائد بيئية غير مباشرة وفوائد اقتصادية للمستهلكين. وقدّرت جمعية مصنعي البقالة الأمريكية في عام 2003 أن 70-75% من جميع الأطعمة المصنعة في الولايات المتحدة تحتوي على مكون معدل وراثيًا. ^{[ 261 ]}

تزرع أوروبا كميات قليلة نسبيًا من المحاصيل المعدلة وراثيًا ^{[ 262 ]} باستثناء إسبانيا، حيث يُزرع خُمس الذرة معدلًا وراثيًا، ^{[ 263 ]} وكميات أقل في خمس دول أخرى. ^{[ 264 ]} وكان الاتحاد الأوروبي قد فرض حظرًا فعليًا على الموافقة على المحاصيل المعدلة وراثيًا الجديدة، من عام 1999 حتى عام 2004. ^{[ 265 ] [ 266 ]} وتخضع المحاصيل المعدلة وراثيًا الآن لتنظيم الاتحاد الأوروبي. ^{[ 267 ]} وقد زرعت الدول النامية 54% من المحاصيل المعدلة وراثيًا في عام 2013. ^{[ 1 ]}

شهدت المحاصيل المعدلة وراثيًا توسعًا سريعًا في السنوات الأخيرة في الدول النامية . ففي عام 2013، زرع نحو 18 مليون مزارع 54% من إجمالي المحاصيل المعدلة وراثيًا في العالم في هذه الدول. ^{[ 1 ]} وسُجّلت أكبر زيادة في عام 2013 في البرازيل (403,000  كيلومتر ^مربع مقابل 368,000  كيلومتر ^مربع في عام 2012). وبدأ زراعة القطن المعدل وراثيًا في الهند عام 2002، ووصلت المساحة المزروعة إلى 110,000  كيلومتر ^مربع في عام 2013. ^{[ 1 ]}

بحسب موجز ISAAA لعام 2013: "منحت 36 دولة (35 دولة بالإضافة إلى دول الاتحاد الأوروبي الـ 28) موافقات تنظيمية للمحاصيل المعدلة وراثيًا للاستخدام في الغذاء و/أو العلف، وللإطلاق البيئي أو الزراعة منذ عام 1994  ... وقد أصدرت السلطات ما مجموعه 2833 موافقة تنظيمية تشمل 27 محصولًا معدلًا وراثيًا و336 حدثًا معدلًا وراثيًا (ملاحظة: "الحدث" هو تعديل وراثي محدد في نوع معين)، منها 1321 للاستخدام في الغذاء (الاستخدام المباشر أو التصنيع)، و918 للاستخدام في العلف (الاستخدام المباشر أو التصنيع)، و599 للإطلاق البيئي أو الزراعة. وتتصدر اليابان القائمة بـ 198 موافقة، تليها الولايات المتحدة الأمريكية (165 موافقة، باستثناء الأحداث "المتراكمة")، ثم كندا (146)، والمكسيك (131)، وكوريا الجنوبية (103)، وأستراليا (93)، ونيوزيلندا (83)، والاتحاد الأوروبي (71 موافقة، بما في ذلك الموافقات المنتهية الصلاحية أو قيد التجديد)، والفلبين (68)، وتايوان (65)، وكولومبيا (59)، والصين (55) وجنوب أفريقيا (52). وتحتل الذرة المرتبة الأولى من حيث عدد الإصابات (130 إصابة في 27 دولة)، تليها القطن (49 إصابة في 22 دولة)، ثم البطاطس (31 إصابة في 10 دول)، ثم الكانولا (30 إصابة في 12 دولة)، وأخيراً فول الصويا (27 إصابة في 26 دولة). ^{[ 1 ]}

أثارت الهندسة الوراثية المباشرة جدلاً واسعاً منذ ظهورها. وتتركز معظم هذه الخلافات، وإن لم تكن جميعها، حول الأغذية المعدلة وراثياً وليس المحاصيل بحد ذاتها. وتُعد الأغذية المعدلة وراثياً موضوعاً للاحتجاجات والتخريب والاستفتاءات والتشريعات والدعاوى القضائية ^{[ 268 ]} والنزاعات العلمية. وتشمل هذه الخلافات المستهلكين وشركات التكنولوجيا الحيوية والهيئات الحكومية التنظيمية والمنظمات غير الحكومية والعلماء.

اعترض المعارضون على المحاصيل المعدلة وراثيًا لأسباب متعددة، منها الآثار البيئية، وسلامة الغذاء، ومدى الحاجة إليها لتلبية الاحتياجات الغذائية، ومدى سهولة وصول المزارعين إليها في الدول النامية، ^{[ 269 ]} والمخاوف بشأن إخضاع المحاصيل لقوانين الملكية الفكرية ، ولأسباب دينية. ^{[ 270 ]} وتشمل القضايا الثانوية وضع العلامات، وسلوك الجهات الحكومية الرقابية، وآثار استخدام المبيدات الحشرية ومدى تحملها.

من أبرز المخاوف البيئية المتعلقة باستخدام المحاصيل المعدلة وراثيًا احتمال تهجينها مع محاصيل أخرى ذات صلة، مما يمنحها مزايا على الأصناف الطبيعية. ومن الأمثلة على ذلك محصول الأرز المقاوم للجليفوسات الذي يتزاوج مع نوع من الأعشاب الضارة، مما يمنح هذا النوع الأخير ميزة تنافسية. وقد أظهر الهجين المعدل وراثيًا معدلات أعلى لعملية التمثيل الضوئي، وعددًا أكبر من البراعم والأزهار، وعددًا أكبر من البذور مقارنةً بالهجائن غير المعدلة وراثيًا. ^{[ 271 ]} وهذا يُظهر إمكانية إلحاق الضرر بالنظام البيئي نتيجة استخدام المحاصيل المعدلة وراثيًا.

يُعدّ دور القرصنة البيولوجية في تطوير المحاصيل المعدلة وراثيًا إشكاليًا أيضًا، إذ حققت الدول المتقدمة مكاسب اقتصادية من خلال استخدام الموارد الجينية للدول النامية. ففي القرن العشرين، قام المعهد الدولي لبحوث الأرز بفهرسة جينومات ما يقرب من 80,000 صنف من الأرز من مزارع آسيوية، والتي استُخدمت منذ ذلك الحين لإنتاج أصناف جديدة من الأرز ذات إنتاجية أعلى. وتُدرّ هذه الأصناف الجديدة ما يقرب من 655 مليون دولار أمريكي من المكاسب الاقتصادية لأستراليا والولايات المتحدة الأمريكية وكندا ونيوزيلندا سنويًا. ^{[ 272 ]}

هناك إجماع علمي ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} على أن الأغذية المتوفرة حاليًا والمشتقة من المحاصيل المعدلة وراثيًا لا تشكل خطرًا أكبر على صحة الإنسان من الأغذية التقليدية، ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} ولكن يجب اختبار كل غذاء معدل وراثيًا على حدة قبل طرحه في السوق. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} ومع ذلك، فإن عامة الناس أقل ميلًا بكثير من العلماء إلى اعتبار الأغذية المعدلة وراثيًا آمنة. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} يختلف الوضع القانوني والتنظيمي للأغذية المعدلة وراثيًا من بلد إلى آخر، حيث تحظرها بعض الدول أو تقيدها، بينما تسمح بها دول أخرى بدرجات متفاوتة من التنظيم. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

لم تُسجّل أي تقارير عن آثار ضارة للأغذية المعدلة وراثيًا على البشر. ^{[ 273 ] [ 274 ] [ 275 ]} يُشترط وضع ملصقات على المحاصيل المعدلة وراثيًا في العديد من البلدان، على الرغم من أن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لا تُلزم بذلك، كما أنها لا تُميّز بين الأغذية المعدلة وراثيًا وغير المعدلة وراثيًا المعتمدة. ^{[ 276 ]} سنّت الولايات المتحدة قانونًا يُلزم بإصدار لوائح وضع الملصقات بحلول يوليو 2018. ويسمح هذا القانون بالإفصاح غير المباشر، مثل استخدام رقم الهاتف أو الرمز الشريطي أو موقع الويب. ^{[ 277 ]}

تزعم جماعات مناصرة، مثل مركز سلامة الغذاء ، واتحاد العلماء المعنيين ، ومنظمة السلام الأخضر، أن المخاطر المتعلقة بالأغذية المعدلة وراثيًا لم تُدرس وتُدار بشكل كافٍ، وأن المحاصيل المعدلة وراثيًا لا تخضع لاختبارات كافية، ويجب وضع ملصقات عليها، وأن الهيئات التنظيمية والعلمية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالصناعة. وقد زعمت بعض الدراسات أن المحاصيل المعدلة وراثيًا قد تسبب ضررًا؛ ^{[ 278 ] [ 279 ]} وخلصت مراجعة أجريت عام 2016، أعادت تحليل بيانات ست من هذه الدراسات، إلى أن منهجياتها الإحصائية كانت معيبة ولم تثبت وجود ضرر، وقالت إنه ينبغي استخلاص استنتاجات حول سلامة المحاصيل المعدلة وراثيًا من "مجمل الأدلة ... بدلًا من أدلة بعيدة المنال من دراسات منفردة". ^{[ 280 ]} 

• الأمن الغذائي