بعد 30 عام العلماء يعرفون كيف تصنع البكتيريا الوقود

هذا هو عالم الميكروب ، وليس الإنسان ، ومقارنة بنا ، مكائدها البيولوجية . بعض الغفوة في بلورات ضخمة ، وبعضها يستخدم المعادن الغنية بالكبريت المشع للعيش في الظلام غير المؤكسد ، وغيرها ، كما لاحظت ScienceMag ، يمكن تصنيع الوقود حرفيا.
مرة أخرى في عام 1986 ، كشف علماء الأحياء المجهرية السويسرية عن وجود بكتيريا في بحيرة زيوريخ ، ووجدوا أنها تولد تولوين ، وهو نوع من الهيدروكربون. الآن ، كما ورد في Nature Chemical Biology ، قام فريق بقيادة مختبر لورنس بيركلي الوطني بالتعرف على كيفية حدوث هذه الكيمياء الميكروبية.

يستخدم التولوين كمحفز أوكتاني في البنزين ، ولكن هذا ليس استخدامه الوحيد ؛ كما أنه مذيب يوجد في مواد مخففة الدهان ، والصمغ ، والورنيش ، والأسمنت المطاطي ، وحتى أنه يشارك في صنع مادة تي إن تي. كما يستخدمه البعض كشكل من أشكال العقاقير الترويحية ، ولكن بالنظر إلى أنه يمكن أن يكون سامًا للسمية العصبية ، فإن هذا غير ملائم.

قامت البشرية أولاً بتوليف التولوين في أوائل القرن التاسع عشر ، لكن يبدو أن البكتيريا ربما تكون قد دفعتنا إلى هذا المنصب. على الرغم من أن جنس البكتيريا الموجود في بحيرة زيوريخ ، تولوموناس أوينسيس ، كان المايسترو الميكروبي الأصلي في هذا الصدد ، فهو ليس الوحيد الذي لديه هذه القدرة - كلوستريديوم aerofoetidum لديه المهارات أيضا.

للأسف ، لم يتمكن أحد من معرفة كيف ينجح أي منهم في المضي قدمًا في هذا "التفاعل الصادم حيويًا" ، كما لاحظ الفريق متعدد التخصصات في ورقتهم.

يشرح الباحثون أن محاولات استخدام هذه البكتيريا "لإعادة إنتاج التوليف الحيوي للتوليوين" في ظروف مخبرية لم تنجح ، وعلى الرغم من أنهم اشتبهوا في أن إنزيمًا معينًا يلعب دورًا رئيسيًا ، إلا أنه تم العثور على أدلة غير مباشرة حتى الآن.

بعد مغادرة بحيرة زيوريخ ، كان الفريق الجديد من الباحثين يلقي نظرة خاطفة داخل بحيرة الجوهرة ، في حديقة في بيركلي. العثور على عينات من التولوين في البحيرة ، ومحطة معالجة مياه المجارير المجاورة ،تابعو عينات من خلال تحليل metagenomic ، على أمل التعرف على أي مكون كيميائي حيوي يمكن أن يساعد في تفسير مصدره.

نجحوا. وجدوا مجموعة من الجينات التي كانت دائما مقترنة مع اثنين من الانزيمات المحددة. الأول ، PhdB ، هو إنزيم من أصل بكتيري ، هو يحفز ، أو يسرع ، تفاعل كيميائي رئيسي لصناعة التولوين. الآخر ، PhdA ، الذي ينشط PhdB ، يوجد في مجتمعين جراثيمين مختلفين ينقصهما الأوكسجين.

من أجل التأكد من أن هذه الإنزيمات كانت مسؤولة ، أدرجت الجينات ذات الصلة في الأنواع البكتيرية الشائعة في المختبر. وضع علامات كيميائية على المكونات الكيميائية ذات الصلة ، لاحظوا الانزيمات تعمل على تصنيع التولوين.

لقد تم التوصل إلى هذا الاكتشاف بكل تأكيد باستخدام وسائل غير تقليدية ، ولكن يبدو أنه حل لغزا أكثر من 30 عامًا في صنعه. ولكن ما هو غير واضح ، هو السبب في أن هذه الميكروبات تأخذ مشكلة في تركيب التولوين السام في المقام الأول ، على الرغم من أن المؤلفين يقدمون عدة تفسيرات محتملة.

الأولى هي أنها تستخدم كشكل من أشكال "allelopathy السلبي" ، وهو مصطلح تقني لمنع تكاثر الأنواع المتنافسة. وهناك فرضية بديلة وهي أنها تسمح للبكتيريا بإجراء تغييرات فيزيولوجية لنفسها ، مما يجعلها أكثر تسامحًا مع الظروف الحمضية. وتكهن الفريق أنه قد يوفر حتى مصدرًا للطاقة للبكتيريا نفسها.

قد تكون البكتريا أفضل من التكنولوجيا الحيوية في الوقت الحاضر ، لكن ورقة الفريق تشير إلى أنه إذا استطعنا تسخير هذه العملية بأنفسنا ، قد يكون مصدر جديد للوقود.

اعداد وترجمة / فادي طارق

المصدر