اكتشف فريق باحثين كيف تتنفس بعض البكتيريا بتوليد الكهرباء، باستخدام عملية طبيعية تدفع الإلكترونات إلى محيطها بدلا من التنفس بالأكسجين. قد تُمهد هذه النتائج الطريق لتطورات جديدة في مجال الطاقة النظيفة والتكنولوجيا الحيوية الصناعية وهذا بحسب تقرير علمي نشر أمس.
اكتشف هذا الفريق بقيادة عالمة الأحياء كارولين آجو-فرانكلين من جامعة رايس كيف تتنفس بعض البكتيريا بتوليد الكهرباء، باستخدام عملية طبيعية تدفع الإلكترونات إلى محيطها بدلا من التنفس على الأكسجين. وقد تُمهد هذه النتائج، التي نُشرت في مجلة “سيل” الشهر الماضي، الطريق لتطورات جديدة في مجال الطاقة النظيفة والتكنولوجيا الحيوية الصناعية.
بتحديد كيفية طرد هذه البكتيريا للإلكترونات خارجيًا، يُلقي الباحثون نظرةً على استراتيجيةٍ خفيةٍ سابقا للحياة البكتيرية. يُرسي هذا العمل، الذي يدمج علم الأحياء مع الكيمياء الكهربائية، أسس تقنياتٍ مستقبليةٍ تُسخّر القدرات الفريدة لهذه الكائنات المجهرية.وقال أجو فرانكلين، أستاذ العلوم البيولوجية ومدير معهد رايس لعلم الأحياء الاصطناعية وباحث في معهد تكساس للوقاية من السرطان والأبحاث (CPRIT): “إن بحثنا لا يحل لغزًا علميًا طويل الأمد فحسب، بل يشير أيضًا إلى استراتيجية بقاء جديدة ومنتشرة على نطاق واسع في الطبيعة”.

ما التنفّس الكهربائي؟
تعتمد 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 كالإنسان والنبات، طورّت 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. تُعرف هذه العملية باسم التنفس خارج الخلايا، وهي تُحاكي طريقة تفريغ البطاريات للتيار الكهربائي، مما يُمكّن البكتيريا من النمو دون أكسجين.لطالما لاحظ العلماء هذا النمط غير المعتاد من التنفس، واستغلوه في التكنولوجيا الحيوية كأداةٍ سرّية. والآن، كشف فريقٌ بقيادة رايس عن آليته – وهو إنجاز يُشير إلى أن التنفس خارج الخلايا قد يكون أكثر شيوعًا في الطبيعة مما كان يُعتقد سابقًا.قالت بيكي بابي كوندو، طالبة دكتوراه في جامعة رايس والمؤلفة الرئيسية للدراسة: “تُعدّ آلية التنفس المُكتشفة حديثًا هذه طريقةً بسيطةً ومبتكرةً لإنجاز المهمة”. وأضافت: “تعمل النفثوكينونات كناقلات جزيئية، تحمل الإلكترونات خارج الخلية لتتمكن البكتيريا من تحليل الطعام وتوليد الطاقة”.
ن.ن-بتصرف