بكتيريا مهندسة وراثيا تحوّل الطحالب البحرية إلى كحول

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=genetically-engineered-stomach-microbe-turns-seaweed-into-ethanol



بثينة معمّر/ العرب اليوم
تتزايد حاليا الأبحاث الهادفة إلى تطوير آليات لاستخراج الوقود الحيوي واستخدامه كبديل عن الوقود النفطي. رغم أن ذلك يتطلّب تخصيص مساحات شاسعة من الأراضي لزراعة النباتات المناسبة لهذا الغرض، ومنها الذرة وقصب السكّر. وهي من مصادر الغذاء الأساسية للبشر والمواشي. لكن مجموعة من الباحثين تمكنت مؤخرا من استخدام الطحالب البحرية لاستخراج الوقود الحيوي. ولهذه الطحالب عدة مزايا: فبالإضافة إلى معدل نموها السريع، فهي غنية بالسكريات اللازمة لتكوين الكحول، ولا تنافس نباتات اليابسة على الأراضي الزراعية كما هو الحال في نبات الذرة. ولهذه الأسباب تعتبر الطحالب البحرية مثالية لإنتاج الوقود الحيوي. علاوة على ذلك فإن هذه الطحالب لا تحتاج إلى إضافة السماد أو إلى الري كونها تعيش في الماء. والأهم من ذلك كله فإن أنسجتها خالية من مركب اللغنين، وهو مركب كربوهيدراتي معقد يمنح سيقان نباتات اليابسة الصلابة لكنه يعيق عملية استغلالها لتوليد الوقود الحيوي.
وقد بدأ باحثون من مختبرات التصميم الحيوي "بيو آركيتِكْشَر" ومن جامعة واشنطن في مدينة سياتل في الولايات المتحدة، بالخطوة الأولى لاستغلال الطحالب البحرية، إذ تمكنوا من تكوين بكتيريا مهندسة وراثيا وقادرة على هضم الطحالب البحرية وتحويلها إلى كحول أو إلى وقود آخر أو إلى مادة كيميائية أخرى. وهي بكتيريا الإشرِشيا كُلاي Escherichia coli،أو اختصارا: إي كُلاي، التي تعيش في الجهاز الهضمي، كما أنها قد تلوث الأغذية. وقد أجريت عليها تعديلات وراثية تمكنها من تحويل السكر إلى وقود، وذلك عن طريق تطفّلها على طحلب صالح للأكل، يدعى "كمبو". ولجعل هذه البكتيريا قادرة على هضم طحلب "الكمبو" درس الباحثون التركيب الوراثي لجراثيم تمتلك قدرة طبيعية على هضم مركب الألغينات، وهو السكر الغالب في الطحالب البنية، ومن ثم عزل الجينات التي تمنح هذه الجراثيم القدرة على هضم الألغينات، وأدخلوا هذه الجينات ضمن التركيب الجيني للبكتيريا. ولاختبار هذه البكتيريا الجديدة المهندسة وراثيا، طحن الباحثون قليلا من طحلب "الكمبو" ومزجوه بالماء وأضافوا إليه البكتيريا المعدلة وراثيا. وبعد مرور يومين وجدوا بأن المحلول احتوى على 5% كحول إثيلي. وقد تمت العملية تحت درجات الحرارة العادية، ما بين 25 و30 سلسيوس، ما يعني أن هذه البكتيريا قادرة على تحويل الطحلب البحري إلى وقود دون الحاجة إلى طاقة إضافية لإتمام هذه العملية.
وفي تحليل قامت به مختبرات "باسِفيك نورث وِست، تبيّن أن بإمكان الولايات المتحدة الأمريكية تأمين 1% من حاجاتها السنوية من البنزين بزراعة هذا النوع من الطحالب في مساحة تقل عن 1% من مساحة مياهها الإقليمية.
ينتج العالم حاليا حوالي 15 مليون طن سنويا من طحلب "الكمبو" وطحالب من أنواع أخرى لاستخدامها كغذاء. ولا خشية من تسرّب البكتيريا المعدلة وراثيا إلى البيئة المائية والقضاء على الطحالب الموجودة هناك، إذ أن هذه البكتيريا تفضل العيش في الجهاز الهضمي وتكره العيش في مياه المحيطات التي تسبب لها الموت.
وقد يستفاد من هذه البكتيريا في صناعة جزيئات أخرى تستخدم في صناعة البلاستيك وغيرها من الجزيئات العضوية.