البكتيريا في أمعائك تولّد الكهرباء

البكتيريا في أمعائك تولّد الكهرباء

10 سبتمبر , 2019

الملخص: ربما تعلم بحقيقة عدم  تواجد فراشات في معدتك ، لكن بدلاً من ذلك قد توجد بعض الشرارات  .

 أشارت دراسة جديدة نشرت الأربعاء 12 سبتمبر على مجلة Nature إلى أن بعض أنواع البكتيريا المستهلكة عادة أو تلك التي قد تعيش في الأمعاء باستطاعتها توليد الكهرباء ، حيث يقول العالم دانيال بورتنوي عالم الأحياء الدقيقة في جامعة كاليفورنيا في بيركلي :” أن البكتيريا المنتجة للكهرباء أو البكتيريا ذات الخاصية الكهربائية ليس أمراً جديداً بل من الممكن إيجادها في أماكن مختلفة خارج جسم الإنسان مثل قاع البحيرات ، ولكن حتى الآن لم يكن لدى العلماء أدنى فكرة أن البكتيريا الموجودة في النباتات المتحللة أو في الثدييات وخاصة حيوانات المزرعة يمكن أن تولد الكهرباء بطريقة أبسط بكثير .

حيث قام بورتنوي و فريقة  في المعمل بتنميه نوع من البكتيريا تدعىListeria monocytogenes ، وفقاً لمركز مكافحة الامراض والوقاية منها فعند الإصابة بهذا النوع من البكتيريا فإنها تسبب مرض يدعى الليستيريا أو( Listeriosis)، و هو نوع من التسمم الغذائي الذي تزيد خطورته على المرضى الذين لديهم جهاز مناعي ضعيف و النساء الحوامل بتعريضهم لخطر الإجهاض و الأطفال حديثي الولادة و كبار السن . فبوضع البكتيريا في غرفة مولد كهروكيميائية و التقاط الإلكترونات المتولدة باستخدام السلك أو القطب الكهربائي وجدوا أن البكتيريا التي تنتقل عن طريق الأغذية قد خلقت تياراً كهربائياً.

♦لماذا هذا الإكتشاف صادم ؟

يقول بورتنوي :”هناك العديد من الأسباب التي تجعل البكتيريا تنتج الكهرباء مثل إزالة إلكترونات متولدة بفعل العمليات الأيضية و لكن السبب الأساسي هو لإنتاج الطاقة”. يقول قائد البحث سام لايت وهو باحث في جامعة كاليفورنيا : ” لكن بكتيريا (Listeria monocytogenes) لديها طرق أخرى لإنتاج الكهرباء مثل إنتاج الكهرباء باستخدام الاكسجين” ، فعملية إنتاج الكهرباء هي غالباً نظام مساعد تستخدمه البكتيريا في حالات معينه مثل حالة نقص الاكسجين داخل الأمعاء.

و  قام الباحثون بفحص البكتيريا التي تحمل طفرات جينيه (بها نقص أو تغير في الجينات) لتحديد الجينات الضرورية للبكتيريا المسؤولة عن توليد الكهرباء ، حيث أن هذه الجينات هي شفرات لبروتينات معينة  قد تكون المفتاح لإنتاج الكهرباء. فوجدوا أن النظام المستخدم في بكتيريا (Listeria monocytogenes) هو سلسلة من البروتينات التي تحمل الإلكترونات من البكتيريا والذي يعتبر أبسط من الأنظمة المستخدمة لدى أنواع أخرى من البكتيريا المنتجة للكهرباء كتلك التي توجد في قاع البحيرات.

و يقول الباحث لايت: ” أن معظم الأنظمة السابقة موجودة لدى البكتيريا من نوع صبغة جرام السالبة التي يتكون جدارها الخلوي من طبقتين تفصل داخل البكتيريا عن خارجها ، أما البكتيريا التي تم دراستها مؤخراً هي من نوع صبغة جرام الموجبة  التي يتكون جدارها الخلوي من طبقة واحده  مما يعني عقبات أقل لانتقال الإلكترونات إلى خارج الخلية. وأضاف أنه من الغير واضح إلى أين تكون وجهة الإلكترونات عندما تصل إلى خارج البكتيريا، فالبكتيريا المنتجة للكهرباء في الأماكن الأخرى تقوم بنقل إلكتروناتها الى المعادن المحيطة بها مثل الحديد و المنغنيز.

ومن ضمن التجارب التي قام بها الباحثون في هذا البحث هي تجارب انتقال الإلكترونات الى الأقطاب الكهربائية حيث أن الأمعاء تحتوي على عدد مختلف من الجزيئات مثل جزيء الحديد الذي ربما يكون باستطاعته الإرتباط بالإلكترونات و استقبالها . و لقد وجد الباحثون أيضاً أن البكتيريا تحتاج الى نوع من البروتينات تدعى الفلافين (flavin) من أجل البقاء ، و الفلافين هو نوع من فيتامين B2 الذي يملأ الأمعاء بكثافة. لاحقاً وجد الباحثون ان البكتيريا لا تحتاج فقط الى الفلافين بل تحتاج أيضاً إلى وجود الفلافين الحرالموجود في المحيط الخارجي الذي قد يحسن من النشاط الكهربائي للبكتيريا.

♦البكتيريا المنتجة للطاقة:

بمجرد اكتشافهم للجينات المسؤولة عن توليد الكهرباء قام الفريق بتمييز المئات من الميكروبات المنتجة للكهرباء باستخدام هذه العملية البسيطة حيث يعيش عدد منها في الأمعاء بينما البعض الآخر منها يستخدم في عملية تخمر اللبن او كبروبيوتك ( probiotics) – وهي بكتيريا ذات فوائد صحية تؤخذ على شكل أقراص أو أشكال أخرى لتعزيز الصحة – .

وفي  تعليق نشره  عالما الأحياء الدقيقة من جامعة الينويز ، لاتي كاهون و نانسي فريتاج على مجلة Nature في اليوم نفسه قالا فيه :” لقد كان من الصادم معرفتنا بأن هناك ميكروبات تحمل شحنات عالية تعيش داخل أمعائنا ، و معرفة هذا المسار الجديد في توليد الكهرباء قد يخلق فرصاً في تصميم تكنولوجيا مبنية على البكتيريا المنتجة للطاقة “.

و يقول لايت: أن هنالك جهود مبذولة في خلق ما يدعى بوقود الخلايا الميكروبية (microbial fuel cells) أو البطاريات التي تستخدم في توليد الكهرباء باستخدام مواد عضوية كما في محطات معالجة النفايات  لبساطة هذه العملية حيث يمكن تطويرها و تحسينها و لكن من المبكر جدا أن نعطي الثقة الكاملة لهذه العملية ، فالعالم لايت مهتم في فهم ما يحدث داخل الأمعاء حيث الجزيئات تتلقى الإلكترونات من البكتيريا و كيف من الممكن أن هذه العملية يمكن أن تؤثر على بقاء البكتيريا.

ترجمة: رندا حنيف

حساب تويتر :@RandaHaneef

مراجعة :نوف حسن

تويتر:@nofology

مصدر المقال:

live science the most interesting articles mysteries and discoveries


اترك تعليقاً

القائمة البريدية

اشترك في قائمتنا البريدية ليصلك جديد مقالاتنا العلمية وكل ماهو حصري على مجموعة نون العلمية