كتب – باسل يوسف:
اكتشف فريق بقيادة عالمة الأحياء كارولين آجو-فرانكلين من جامعة رايس، كيف تتنفس بعض البكتيريا بتوليد الكهرباء، باستخدام عملية طبيعية تدفع الإلكترونات إلى محيطها بدلاً من تنفس الأكسجين.
قد تُمهد هذه النتائج، المنشورة في مجلة Cell، الطريق، لتطورات جديدة في مجال الطاقة النظيفة والتكنولوجيا الحيوية الصناعية.
يُمهد هذا العمل، الذي يدمج علم الأحياء مع الكيمياء الكهربائية، الطريق لتقنيات مستقبلية تُسخّر القدرات الفريدة لهذه الكائنات المجهرية.
قال أجو فرانكلين، أستاذ العلوم الحيوية ومدير معهد رايس للبيولوجيا التركيبية وباحث في معهد تكساس للوقاية من السرطان وأبحاثه (CPRIT): “لا يقتصر بحثنا على حل لغز علمي قديم فحسب، بل يُشير أيضًا إلى استراتيجية جديدة للبقاء على قيد الحياة في الطبيعة، وربما تكون واسعة الانتشار”.
التنفس الكهربائي
يعتمد معظم الكائنات الحية الحديثة على الأكسجين في استقلاب الغذاء وإطلاق الطاقة. يعمل الأكسجين كمستقبل نهائي للإلكترونات في سلسلة من التفاعلات التي تُنتج الطاقة. لكن البكتيريا، الأقدم بكثير من الكائنات الحية الحديثة كالبشر والنباتات، طورت طرقًا أخرى للتنفس في بيئات محرومة من الأكسجين، بما في ذلك فتحات أعماق البحار والأمعاء البشرية.
وجد الباحثون أن بعض البكتيريا تستخدم مركبات طبيعية تُسمى النفثوكينونات لنقل الإلكترونات إلى الأسطح الخارجية. تُحاكي هذه العملية، المعروفة باسم التنفس خارج الخلية، كيفية تفريغ البطاريات للتيار الكهربائي، ما يُمكّن البكتيريا من النمو دون أكسجين.
سبق أن لاحظ العلماء هذا النمط غير المعتاد من التنفس، وسخّروه في مجال التكنولوجيا الحيوية كأداةٍ سرية. والآن، كشف فريقٌ بقيادة جامعة رايس عن آليته – وهو إنجازٌ يُشير إلى أن التنفس خارج الخلية قد يكون أكثر شيوعًا في الطبيعة مما كان يُعتقد سابقًا.
قالت بيكي بابي كوندو، المؤلفة الرئيسية للدراسة: “هذه الآلية المُكتشفة حديثًا للتنفس هي طريقة بسيطة ومبتكرة لإنجاز المهمة.. تعمل النفثوكينونات كناقلات جزيئية، تحمل الإلكترونات خارج الخلية، ما يُمكّن البكتيريا من تحليل الطعام وتوليد الطاقة”.
لهذا الاكتشاف التأسيسي آثار عملية بعيدة المدى. يمكن تحسين عمليات التكنولوجيا الحيوية، مثل معالجة مياه الصرف الصحي والتصنيع الحيوي، بشكل كبير من خلال إدارة أفضل لاختلالات الإلكترونات. يمكن للبكتيريا التي تفرز الكهرباء إصلاح هذه الاختلالات للحفاظ على كفاءة عمل الأنظمة.
المصدر: Scitechdaily
اقرأ أيضا:
