من المعروف أن أغلب الأورام الحميدة تنمو ببطء، وأن أغلب السرطانات تنمو بشكل أسرع حتى تنتشر موضعيا أو بعيداً (نقائل ) مسببة الوفاة. قد تنمو الأورام الحميدة بشكل أسرع من السرطانية كما في العضلوم في الرحم والذي يتأثر بالهرمونات. يرتبط معدل نمو السرطانات بشكل عام مع درجة تمايزها.

ينطبق تعبير التمايز والكشم Differentiation & Anaplasia فقط على الخلايا المتنية، اللحمة أساسية لنمو الأورام، لكنها لا تساعد في فصل الأورام الحميدة عن الخبيثة، و يحدد مقداراها قوام الورم، مثلا يمكن أن تبدي الأورام وخصوصا السرطانات لحمة ليفية غزيرة وكثيفة مما يجعلها قاسية وتدعى بالأورام الصلدة (Scirrhous).

تتميز السرطانات بوجود اختلاف كبير في تمايز الخلايا المتنية من خلايا جيدة التمايز إلى خلايا عديمة التمايز مطلقا. يعني الكشم ضياع التمايز البنيوي والوظيفي للخلايا. لهذا الكشم واسم للسرطان ولكن ليست كل السرطانات كشمية بشكل واضح.

تبدي الخلايا الكشمية تعددا شكليا ملحوظا (Pleomorphism)، أي تغيرا في الحجم والشكل، تكون النوى مفرطة الاصطباغ بشدة وكبيرة بشكل مميز، قد تصل النسبة النووية الهيولية إلى 1:1 بدلا من 1:4 أو1:6، قد توجد بعض الخلايا العملاقة، التي هي أكبر من جارتها وتملك نواة واحدة ضخمة أو عدة نوى، حجوم النويات مختلفة، تكون الانقسامات عادة عديدة وشاذة وبشكل غير مميز، فقد نرى مغازل متعددة فوضوية مبددة بأشكال ثلاثية أو رباعية الأقطاب، نجد أن السرطانات تفقد القطبية (loss polarity) يمكن للخلايا الكشمية أن تفشل في تطوير نماذج مميزة، فيمكن أن تنمو بشكل صفائح أو طبقات مع فقد كامل للبنى مثل تشكيل غدد. كلما كانت الخلية أكثر تمايزا كلما حافظت على قدراتها الوظيفية، تظهر بعض السرطانات وظائف غير متوقعة حيث يمكن أن تنتج بروتينات جينية (مستضدات Antigens) لا تقوم الخلايا المقابلة لها لدى الكاهل بإنتاجها.

علم الأورام Oncology)) هو دراسة الأورام، قسمت الأورام إلى أصناف سليمة (Benign) وأخرى خبيثة (Malignant)، ويعتمد هذا التصنيف على السلوك السريري للورم، الورم الحميد كتلة موضعة لا تستطيع الانتشار إلى مواقع أخرى، تنمو ببطء ومحددة جيدا، قابلة للاستئصال الجراحي الموضعي مع بقاء المريض على قيد الحياة. تلتصق الأورام الخبيثة بأي جزء استولت عليه بطريقة معندة للعلاج، يغزو التراكيب المجاورة ويخربها، و ينتشر إلى مواقع بعيدة مسببا الوفاة.

 التسمية Nomenclature: تمتلك جميع الأورام (حميدة أو خبيثة ) مركبين أساسين:

المتن( parenchyma) ويتشكل من الخلايا الورمية المتكاثرة.

اللحمة(stroma) وتتشكل من نسيج ضام وأوعية دموية وربما لمفية أيضا.

يحدد المتن سلوك الورم الحيوي، وهو المركب الذي يشتق منه إسم الورم، بينما تحمل اللحمة التروية الدموية وتدعم نمو الخلايا المتنية لذلك فهي ضرورية لنمو الورم، وتتركب معظم الأورام الحميدة من خلايا متنيه مماثلة جدا للنسيج الضام. تصنف الأورام الحميدة ذات المنشأ الظهاري حسب نماذجها المجهرية أو العيانية أو حسب منشئها النسيجي، مثلا يستخدم اسم غدوم (adenoma) للأورام الظهارية الحميدة المظهرة بنية غدية، تأخذ الأورام الحميدة الناتئة من سطح مخاطي كما في السبيل الهضمي اسم السليلات وغيرها ... .

تماثل تسمية الورم الخبيث تسمية الأورام الحميدة مع بعض الإضافات. يعرف الورم الخبيث ذو المنشأ الظهاري باسم سرطانه (Carcinoma)، تنحدر الظهارات من الطبقات الجنينية الثلاث، كالسرطان الناشئ في الجلد (أديم ظاهرEctoderm) و الظهارات المبطنة للمعي gut (أديم داخليEndoderm)، الورم الخبيث الناشئ على حساب الأديم المتوسط (Mesoderm) كما في  السرطانة الكلوية. تعرف الأورام الخبيثة الناشئة من اللحمة المتوسطة باسم الأغران (Sarcoma). تبدي الخلية الجذعية (stemcell) أحيانا تمايزات مختلفة تشكل أورام مختلطة مثل الورم المختلط في الغدد اللعابية حيث يمتلك مركبات ظهارية منتشرة في لحمة مخاطية وجزر عظمية أو غضروفية، تنحدر معظم العناصر المختلفة من الخلايا الظهارية أو الخلايا الظهارية العضلية (myoepithelium cells  ).

تضم تقنية الـ Phytoremediation طرقاً عديدة لمعالجة التربة، الماء والهواء الملوث ويمكن إجمالها بالطرق التالية:

 Phytoextraction (الاستخلاص)

تمتص جذور النباتات بهذه الطريقة الملوثات العضوية واللاعضوية ومنها العناصر الثقيلة من التربة وتراكمها في أجزائها الهوائية القابلة للحصاد ومن ثم تحصد هذه الأجزاء لإزالة الملوثات من التربة بشكل نهائي وتتميز النباتات المختارة لـ Phytoextraction ببعض الخصائص منها سريعة النمو وقادرة على النمو بشكل مستمر، متحملة للتلوث، متأقلمة مع الظروف البيئية ومقاومة للأمراض والحشرات . و يوجد نوعان لـ Phytoextraction هما: Phytoextraction طبيعي (مستمر) و Phytoextraction كيميائي (محسّن).

 Phytodegradation (التحلل)

وتدعى أيضاً Phytotransformation حيث يقوم النبات بامتصاص الملوثات العضوية من (التربة، الماء أو الرسوبيات) عبر جذوره ونقلها إلى أجزائه الهوائية ومن ثم تفكيكها بمساعدة أنزيمات النبات أو الميكروبات وتحويلها إلى مركبات متطايرة أو تخزينها في النبات أو يحطمها خارجاً (Rhizodegradation) بواسطة بعض البروتينات والانزيمات التي ينتجها النبات أو الكائنات الحيّة الدقيقة في التربة وذلك ضمن منطقة الـ Rhizosphere،  و تعتبر عملية الـ Rhizodegradation علاقة تكافلية تنشأ بين النباتات والميكروبات، تقدم فيها النباتات المواد الغذائية الضرورية لازدهار المجتمعات الميكروبية، بينما تقدم الميكروبات بيئة تربة سليمة لنمو النباتات .

Phytostabilization (التثبيت)

تقوم النباتات بهذه الطريقة بتثبيت وتعقيد الملوثات وبالتالي شّل حركتها أو منع هجرتها, حيث تتحرر من الجذور مواد  كيميائية تقوم بتثبيت (تقييد) الملوثات وبالتالي عدم اتاحتها لذلك تسمى أحياناً Phytoimmobilization وأيضاً Phytorestoration .

وتتميز الأشجار المستعملة بـ Phytostabilization بنظام جذري متطور وكتلة حية عالية . من أهم فوائد هذه النباتات التقليل من هجرة الملوثات داخل طبقات التربة وبالتالي الحد من تلوث المياه الجوفية، وكذلك الحد من انتقال الملوثات إلى مناطق أخرى ومن ثم حماية البيئة والإنسان من مخاطرها .

 Rhizofiltration (الترسيب)

وهي تقنية استخدام النباتات المائية والأرضية التي تقوم بامتصاص المعادن الثقيلة من المصادر المائية الملوثة وتركزها في جذورها ومن أهم فوائد هذه التقنية إمكانية استخدام هذه الأنواع النباتية لكلٍ من تطبيقات In- Situ وEx- Situ، اضافة إلى عدم انتقال الملوثات إلى الأجزاء الهوائية وبشكل عام تفضّل النباتات الأرضية على المائية لأنها تمتلك جهازاً جذرياً ليفياً وأكثر طولاً حيث يساعد على زيادة مساحة انتشار الجذور. Phytovolatilization (التطاير)

تقوم النباتات بامتصاص الملوثات العضوية وغير العضوية من التربة أو الماء ومن ثم نقلها إلى الأوراق وتحويلها إلى مركبات طيّارة (غازات) ثم تطرحها إلى الغلاف الجوي . تستخدم هذه التقنية بالدرجة الأولى لإزالة الزئبق Hg حيث تحولّه إلى زئبق عنصري أقل سميّة يحرر إلى الجو، تكمن الخطورة في هذه الحالة بإمكانية تجدّد الخطر عن عودة الزئبق مع المطر لينتج ميثيل الزئبق مجدداً بواسطة البكتيريا اللاهوائية .

9-1- 6 Phytomining (الحصاد)

عبارة عن حصاد الأجزاء النباتية من الـ Hyperaccumulators  التي راكمت كمية عالية من المعادن السامة، لاستعادة المعادن وإعادة استعمالها.

يبيّن الجدول التقنيات والآليات وأنواع الملوثات التي يمكن إزالتها في كل تقنية.

توجد تقنيات عدة لمعالجة البيئات الملوّثة بالمعادن الثقيلة من ضمنها التقنيات التقليدية الفيزيائية والكيميائية، كنقل التربة إلى المخابر ثم غسلها بالمواد الكيماوية لإزالة المعادن منها وأخيراً إعادتها إلى الموقع الأصلي أو التخلص منها كفضلات خطرة وتسمى هذه الاستراتيجية بـ (Ex- Situ approach) أي المعالجة خارج الموقع الأصلي، لكنها مكلفة جداً ومخربّة لبناء التربة والبيئة. أيضاً هناك استراتيجية (In- Situ approach ) أي اجراء تطبيق التثبيت في الموقع الأصلي بإضافة الكلس أو الفوسفات وكربونات الكالسيوم (CaC03) حيث تقوم بتثبيت العناصر وتعقيدها في التربة .

ولكن توجد طريقة تقنية المعالجة النباتية الـ Phytoremediation في تنقية البيئات الملوثّة، وهي أكثر حيوية ورخيصة وذات فوائد بيئية متعدّدة ، وتتواجد هذه النباتات بشكل طبيعي أو تكون معدلة وراثياً مع ميكروبات التربة لإزالة الملوثاّت من البيئة أو لتحويلها إلى شكل غير مؤذٍ وتمتاز هذه الطريقة بأنها تحافظ على خصائص التربة، كما أنها صديقة للبيئة  ويمكن تطبيق هذه التقنية على الملوثات العضوية واللاعضوية الموجودة في التربة, الرسوبيات أو الماء أو الهواء في أنٍ واحد . ويجب أن تمتلك الأنواع النباتية المثالية المستخدمة لتقنية الـ Phytoremediation كتلة حية عالية وسريعة النمو وقادرة على مراكمة كميات كبيرة من العناصر الثقيلة ومتحملة لها وذات مجموع جذري متطور ومتحملة لظروف بيئية مختلفة ومقاومة للأمراض والحشرات .

تتميز النباتات الفائقة المراكمة بمعاملين أساسين، هما معامل التراكم الحيوي Bioaccumulation Factor (BF)، ومعامل الانتقال Translocation Factor(TF) .

معامل التراكم الحيوي Bioaccumulation Factor والذي يسمى أيضاً بمعامل المراكمة الحيوية، ويرمز له (BF). ويعرّف على أنه النسبة بين تركيز العنصر في النبات الجاف إلى تركيزه في التربة . تتميز النباتات فائقة المراكمة بمعامل مراكمة حيوي BF>1، وقد يصل إلى 50-100 لدى النباتات المراكمة جداً ، في حين تحوي النباتات غير المراكمة Non-Hyperaccumulators  تراكيز أعلى من العناصر الثقيلة في جذورها مقارنةً بأعضائها الخضرية، وبناءً على ذلك يكون BF>>1 في النباتات فائقة المراكمة، وBF≥1 في النباتات الدالة، وBF<1 في النباتات المانعة.

معامل الانتقال Translocation Factor ويرمز له (TF) ويعبر عن النسبة بين تركيز العنصر في الأوراق إلى تركيزه في الجذور، وتتصف النباتات فائقة المراكمة بمعامل انتقال أكبر من الواحد TF>1 على عكس النباتات غير المراكمة .

 ويرى الباحثون أن النباتات المراكمة تتمتع بثلاث خصائص تميزها عن النباتات غير المراكمة، وهي:

• القدرة العالية على امتصاص العناصر الثقيلة من التربة.
• الانتقال السريع والفعّال لهذه العناصر من الجذور إلى الأغصان.
• القدرة العالية جداً لإزالة وعزل كميات كبيرة من المعادن الثقيلة في الأوراق.

المراكمة الطبيعية: تمتلك الـ Hyperaccumulators قدرة تذويب (انحلال) المعادن في التربة، ثم تمتصها الجذور وتنقلها إلى الأغصان وتخزنها بكميات وبشكل غير سام للنبات في الأجزاء الهوائية.

المراكمات المستحدثة: تعتمد إمكانية المراكمة الفائقة على التفاعل بين الترب والمعادن والنباتات. حيث تتواجد المعادن في التربة بحالة توازن ديناميكي يتأثر ببعض خصائص التربة الكيميائية والفيزيائية. وتم اقتراح هذه المعالجة للأنواع النباتية كبيرة الكتلة الحية .

إن مفهوم استعمال النباتات لتنظيف البيئات الملوثّة ليس جديداً. ومنذ 300 سنة تم اقتراح استعمال النباتات في معالجة المياه الملوثّة. وفي نهاية القرن التاسع عشر، كان النوعان  Thlaspi caerulescens و Viola calamindia  من أولى الأنواع النباتية التي تم توثيقها لمراكمة مستويات عالية من العناصر في الأوراق.

بعد ذلك ومنذ أواسط القرن العشرين توالت الأبحاث حول أهمية دراسة هذه الظاهرة إلى اكتشاف النباتات الفائقة المراكمة Hyperaccumulators، والتي تعرّف بأنها النباتات المستوطنة طبيعياً بالتربة والقادرة على امتصاص كميات عالية من العناصر الثقيلة ومراكمتها إما في جذورها أو مجموعها الخضري بكميات أعلى من التراكيز المحددة أو المسموح بها، من دون أن يتأثر نموها وهي سامة جداً للأنواع النباتية الأخرى ، كما تزيد كميات هذه العناصر في النبات عن تلك الموجودة في الوسط المحيط .

وقد تم حتى الآن اكتشاف أكثر من 500 نوع نباتي كأنواع Hyperaccumulators للعناصر الثقيلة تتبع 101 فصيلة نباتية ، والتي تتراوح من الأعشاب السنوية إلى النباتات المعمرّة، موزعّة جغرافياً في كل القارات.

ومن أهم الفصائل التي تنتمي إليها النباتات فائقة المراكمة (Brassicaceae,  ،Asteraceae، Cyperaceae، Cunouniaceae ،Fabaceae ،Caryophyllaceae, Flacourtiaceae, Lamiaceae, Poaceae، Violaceae،Euphorbiaceae). وهي تمثل أقل من 0.2% من كل مستورات البذور و تعد الفصيلة الصليبية Brassicaceae من أكثر الفصائل التي تضم أكبر عدد من أنواع الــHyperaccumulating  حيث قدر عددها بـ 87 نوعاً من 11 جنساً. و يوجد في هذه الفصيلة  Brassicaceae حوالي 7 أجناس و 72نوعاً مراكماً فائقاً للنيكل وللزنك  3أجناس و    20نوعاً. يمكن للأشجار الحراجية والمزروعة على جوانب الطرقات والمناطق الصناعية وغيرها أن تدخل تحت مفهوم المراكمات الحيوية Bioaccumulators. حيث تمتص الأشجار الملوثات من التربة والمسطحات المائية وكذلك تقوم بالتقاط واحتجاز الملوثات بفضل مجموعها الخضري(مسطح ورقي) ومن ثم مراكمة قسم كبير من الملوثات في أجزائها المختلفة. وقد مكۤن ذلك من امكانية استخدام الأشجار وخاصة المتواجدة في المناطق الصناعية وجوانب الطرق وغيرها من الأماكن الملوثة كمراكمات حيوية. من أهم الأنوع الحراجية المستخدمة كمراكمات مثل أشجار الحور كمراكم للكادميوم وأشجار الصفصاف الأبيض Salix alba L. ، والروبينيا (زهرة العنقود) Robinia pseudoacacia L. كمراكم حيوي للكبريت والمعادن الثقيلة، وأشجار اللوسينياLeucaena leucocephala ، الأكاسيا  Acacia auricaliforimis كمراكم جيد للرصاص وغيرها من الأنواع الاخرى. كما استخدمت أوراق الكثير من النباتات وقلف وحلقات النمو لبعض الأنواع الحراجية كمؤشرات حيوية للتلوث بالعناصر النادرة وغيرها .

تتميز بعض النباتات بامتصاص بعض العناصر من الوسط الذي تنمو فيه وتراكمها بداخلها بكميات أعلى من كميتها في الوسط الذي تنمو فيه, وهي مايطلق عليه ظاهرة التراكم Accumulation، حيث لاتظهر اعراض سمية على النبات. ولتجنب الآثار الضارة طورّت بعض النباتات آليات مختلفة لتنظيم امتصاص وتوزيع هذه العناصر لمنع أو التقليل من سميتها. تقوم بعض النباتات بربط العناصر السامة على جدر الخلايا للجذور والأوراق بعيداً عن المواقع الحساسة ضمن الخلية أو تخزينها في حجيرة (حويصلة) ، أو تثبيت العناصر الثقيلة في منطقة الجذور وانخفاض امكانية انتقالها إلى الأوراق هي ميزة المقاومة الأكثر شيوعاً لدى غالبية الأنواع النباتية. تصنف النباتات حسب استجابتها للعناصر الثقيلة إلى :

النباتات المانعةMetal excluders : والتي تمنع امتصاص المعدن وانتقاله للأجزاء الهوائية أو تحافظ عليها بتركيز منخفض وثابت في التربة بالاحتفاظ بها في جذورها وتسمى النباتات Metal excluders المستبعدات. 

ويعتبر هذا النوع من النباتات عديم الحساسية لامتصاص ومراكمة العناصر الثقيلة السامة، وتكون في الغالب أعشاب أحادية الفلقة .

النباتات الدالة Metal indicators: هي التي تراكم المعادن في مختلف أنسجتها بشكل مماثل لتركيزها في البيئة وتسمى النباتات بالمؤشرات الحيوية Bioindication، ويمثل هذا النوع أغلب نباتات المحاصيل الزراعية.     

النباتات المراكمة Accumulators: هي التي تراكم العناصر في أجزائها الهوائية بكميات عالية وأكبر بكثير من تلك الموجودة في البيئة المحيطة وتسمى النباتات بالمراكمات الحيوية Bioaccumulators، وهي تضم أنواعاً عديدة من فصيلة Brassicaceae و Compositae . وقد قسمت النباتات المراكمة إلى ثلاثة أنواع وفقاً لمراكمة العناصر في أجزاء النبات:

• المراكمة أكثر في الجذور/ السيقان للـ Zn, Pb, Cu, Cd, Al, Fe.
• المراكمة أكثر في الأغصان (جذوع / أوراق) V, Sn, Ag.
• التوزّع متساوي في الجذور/ الأغصان لـ Mn, Ni.

توجد عدة فرضيات أساسية لدور وفائدة ظاهرة التراكم عند النباتات فهي وسيلة دفاعية ذاتية لمنع آكلات الأعشاب والعوامل الممرضة, وطريقة تنافسية ضد الأنواع الاخرى من النباتات حيث تراكم العناصر حولها والتي تكون سامة لغيرها.

من المعروف بأن كل النباتات لها القدرة على امتصاص ومراكمة العناصر الأساسية (الضرورية) مثل Cu, Fe, Mg, Na, Zn حيث تحتاج النباتات إلى تراكيز مختلفة لنموها وتطورها. كما وتقوم بعض النباتات بمراكمة عناصر أخرى غير أساسية ( غير ضرورية) Al, As, Cd, Cr, Hg, Pb, U والتي ليس لها أية وظيفة فيزيولوجية معروفة.

تصل العناصر الثقيلة بشكل عام إلى النباتات عن طريق التربة، الماء والهواء. ويتم ذلك إما عن طريق الجذور (بواسطة عملية التبادل الكاتيوني أو على شكل شيلات (Chelat، أو عن طريق الأوراق (الامتصاص عن طريق الثغور أو بالاعتراض على سطحها.

تختلف مقدرة النباتات على امتصاص هذه العناصر بشكل كبير، وهذا لايتوقف فقط على النوع النباتي, وإنما توجد اختلافات كبيرة حتى ضمن النوع الواحد تبعاً للطرز

الوراثية للنبات، بالإضافة إلى عوامل اخرى تتعلق بخصائص التربة وبالعوامل المناخية وغيرها. وكذلك يؤثر عمر النبات ومرحلة نموه بالإضافة إلى نوع العنصر نفسه حيث تختلف العناصر في سلوكها.و تختلف سرعة انتقال العناصر من التربة إلى الجذور ومن ثم للمجموع الخضري, حيث صنفت في ثلاث مجموعات، عناصر بطيئة الحركة والانتقال إلى المجموع الخضري (Cr, Hg, Pb)، بينما تعتبر العناصر Co, Ni, Cu متوسطة الحركة أما العناصر Cd, Mn, Zn, Mo فهي الأسهل في الحركة.

تتميز العناصر الممتصة بأنها لا تتحطم داخل الخلايا وعندما تتراكم داخلها بتراكيز أعلى من المستويات الحدّية (قيمة العتبة) فإنها تسبّب تسمماً مباشراً عن طريق إلحاق الضرر بتركيب الخلية وتثبيط عدد من انزيمات السيتوبلازما وبالتالي عدم تمكينها من القيام بوظائفها. كما يمكنها أن تسبّب تأثير سام غير مباشر من خلال استبدال المواد المغذية الضرورية بمواقع التبادل الأيوني في النباتات.