زیست شناسی علوم پایه

تحول در باکتریها، هدایت آنها به خوردن دی اکسید کربن

نوشته شده توسط تارا صفری

محققان انستیتوی علوم Weizmann نسل جدیدی از باکتریها را ایجاد کرده اند که می توانند هوا را به طور مؤثر “بخورند”. این تیم با هدایت دقیق تکامل E. coli   در آزمایشگاه ،  موفق شد  شکر را از رژیم آنها جدا کنند و آنها را به سمت دی اکسید کربن در هوای اطراف سوق دهد.

تمام حیات روی زمین زیست توده خود را از کربن ساخته اند. به طور کلی ، دو نوع ارگانیسم روی کره زمین وجود دارد که بر اساس محل کربنشان متفاوت هستند. Autotrophs دی اکسید کربن را از هوا جذب کرده و آن را به کربن قابل استفاده تبدیل می کنند – گیاهان بارزترین نمونه هستند. از طرف دیگر Heterotrophs ها ، کربن خود را از خوردن موجودات دیگر دریافت می کنند – این شامل همه حیوانات ، قارچ ها و بیشتر باکتری ها می شود.

به طور معمول ارگانیسم یک یا چند تاست  ، اما محققان Weizmann اکنون اولین نمونه از تغییر رژیم غذایی خود را بطور چشمگیری گزارش کرده اند.

آزمایشگاه ما اولین جایی بود که ایده تغییر رژیم غذایی Autotroph طبیعی (غذایی که مواد ارگانیک می خورد) را برای تبدیل آن به autotrophism (” زندگی در هوا “) دنبال کرد ،” وی گفت: “ابتدا این کار غیرممکن به نظر می رسید ، اما درس های بیشماری را در این راه به ما آموخته اند ، و در پایان نشان دادیم که واقعاً می توان این کار را انجام داد. یافته های ما یک نقطه عطف مهم در جهت هدف برنامه های کاربردی علمی سبز است.

Ron Milo ، محقق اصلی تحقیق

برای شروع ، تیم E. coli   را ویرایش كردند تا ژن های خاصی را كه گیاهان برای رفع كربن از CO2   استفاده می كنند ، اضافه كنند ، و همچنین ژنی را نیز كه باعث می شود باكتریها از هوا انرژی دریافت كنند اضافه کردند. سپس این تیم با دستکاری دقیق محیط  ، E. coli  را مجبور به تحریک در جهت خاصی کرد.

به باکتری ها به اندازه کافی قند داده شده تا در معرض مرگ از منظر گرسنگی نباشند ، اما به مقدار زیادیCO2   دسترسی دارند. روند تکامل می گوید: زندگی راهی برای کنار آمدن با شرایط استرس زا مانند اینها پیدا می کند ، و برخی از باکتری ها به زودی   منبع غذایی خود را به CO2  تبدیل میکنند. از آنجا که هوای در دسترس بسیار زیاد است و قند در این محیط نادر است ، در این صورت تغییرات  تکاملی رخ می دهد.

با گذشت زمان ، محققان به نسل جدید باکتری ها قند کم و کمتری دادند. پس از گذشت حدود 200 روز ، رژیم برخی از E. coli   به خوردن CO2   به طور کامل تغییر کرده بودند. برای اطمینان از این که به هیچ وجه مواد مغذی دیگری برای خوردن پیدا نکنند اند ، این تیم برخی از CO2  ها را با ایزوتوپ های  سنگین تر تغذیه کردند و سپس آنها را وزن کرده است. و مطمئناً ، وزنی که بدست آوردند دقیقا مطابق با توده مورد انتظار در صورت خوردن CO2 بود.

حال ما با این باکتریهای که قابلیت تغییر دهنده رژیم غذایی  خود را داردند چه کاری میتوانیم انجام دهیم؟ در حال حاضر این باکتری ها  می توانند در تولید  مواردی مانند آنتی بیوتیک ها ، گرافن و سوخت ها کمک کنند ، اما به شکل شربت ذرت به مقدار زیادی قند نیاز دارند. محققان می گویند که این باکتری های جدید نمی توانند از CO2 اتمسفر تغذیه کنند و از منابع انرژی تجدید پذیرالکتریسیته  شوند و هرگونه محصول نهایی و سوخت هایی که آنها اساساً کربن خنثی هستند تولید کنند.

اشتراک گذاری

درباره نویسنده

تارا صفری