السيف البتار اليماني
العلماء يدربون البكتريا على تحويل النفايات الحيوية إلى بلاستيك




بدأ
الاهتمام يدور في الآونة الأخيرة حول ما يسمى بالبلاستيك الحيوي (bioplastics)
و الذي نشرت حوله العديد من التطبيقات كتحويل قشور
البطاطا
الى نظارات شمسية أو تحويل علبة من السكر الى ماص صدمات للسيارة (car
bumpers).
إلا أن جميع الطرق المتبعة في التحويل في الوقت الحاضر لا تزال في بداياتها و
بالتالي لا تزال غير مثالية. فالقليل فقط من السكر يمكن تحويله الى نواتج قيّمة.
لكن الطريقة الجديدة التي ابتكرها الباحث (Meijnen)
من خلال تعديل طريقة أكل البكتريا للفضلات الحيوية و توجيهها لقلب السكر الى مواد
قابلة للتصنيع و بالتالي لم تعد تضيع أياً من الفضلات الحيوية سدى





تعتبر
الفضلات الحيوية (الناتجة عن الأغذية) المواد الأولية المفضلة لهذه العملية. فعلى
سبيل المثال، عندما تتحلمه (Hydrolysis)
مادة اللينغوسللوز (lignocellulose)
و التي هي عبارة عن معقد حيوي مؤلف من الليغنين (lignin)
و السللوز (cellulose)
و التي تدخل في تركيب الساق و الأوراق في النباتات و تعطيها القوام القاسي، تتكسر
سلاسل السكر الطويلة الموجودة فيها و تتحرر جزيئات مفردة من السكر يمكن أن تُعالج
في مرحلة لاحقة بالبكتريا لينتج عنها مواد كيميائية يمكن أن تستخدم كأساس في صناعة
البلاستيك الحيوي.






لا تزال
عملية استخراج البلاستيك الحيوي من فضلات الأطعمة عملية باهظة التكاليف و غير
منافسة على الصعيد الاقتصادي نظراً لأننا
لا
نستفيد من كامل الفضلات العضوية الغذائية و ذلك إذا ما نظرنا الى عملية كبيرة على
مستوى الناتج الزراعي بأسره و ليس على مستوى مزارع أو حدائق صغيرة. إن المعالجة
المسبقة لهذه المخلفات الحيوية يمكن أن يؤدي لإنتاج العديد من الأنواع المختلفة من
السكاكر كالغلوكوز (glucose)،
الكزيلوز (xylose)،و
الأرابينوز (arabinose)
إن هذه الأنواع الثلاث من السكاكر تشكل ما يعادل 80% من السكاكر الموجودة في
الفضلات الحيوية.
و
المشكلة القائمة في الدراسة هي أن البكتريا التي استخدمها (Meijnen)

في دراسته كانت على نوع من الزوائف (Pseudomonas
putida S12)
التي يمكنها هضم الغلوكوز وليس الكزيلوز أو الأرابينوز .. مما يعني أن ربع الـ 80%
من السكر الموجود في الفضلات هو الذي سيستفاد منه فقط و بالتالي فإن الطريقة
الفعالة هنا تمكن في تعليم و توجيه البكتريا لهضم الأنواع الأخرى من السكاكر
للاستفادة منها أيضاً





يجب
تحضير الكزيلوز أولاً قبل أن تهضمه بكتريا الـ (Pseudomonas
putidaS12)
ولكي يتم ذلك، استخدمت إنزيمات من نوع معين.
و
من ناحية
أخرى أجريت بعض التعديلات الوراثية على البكتريا عن طريق إدخال قطع من الـ
DNA
لداخلها مما يساعدها على إنتاج أنواع جديدة من الإنزيمات يمكنها
من قلب سكر الكزيلوز
الى جزيئات يمكن للبكتريا أن تهضمها . تم تصنيع قطع الـ
DNA
الجديدة (الخاصة بالإنزيم الجديد) في بكتريا الـ (E.
coli)
حيث عملت هذه البكتريا على إنتاج قطع من الـ
DNA
تشفر لإنتاج نوعين من الإنزيمات تعمل على مرحلتين لقلب الكزيلوز
في بكتريا الـ (P.
putida S12).
لقد نجحت
هذه الطريقة الى حد ما لكنها لم تكن فعالة كما يجب حيث لم يهضم سوى 20% من الكزيلوز
الموجود في الفضلات
و كان
على (Meijnen)
أن يدرب البكتريا على هضم المزيد من هذا السكر. و لقد فعل ذلك في الحقيقة من خلال
تعريض البكتريا لعملية تطويرية (evolutionary
process)
حيث انتقى البكتريا ذات الأداء الأمثل و عزلها.


وبعد
ثلاثة أشهر من عملية الانتقاء أمكن للبكتريا أن تهضم بسرعة كامل كمية الكزيلوز
الموجودة في الوسط بل و أكثر من ذلك استطاعت و بشكل عجيب أن تهضم أيضاً سكر
الأرابينوز و صار بإمكانها التعامل مع الأنواع الثلاثة من السكاكر الموجودة في
الفضلات الحيوية الغذائية .. و لقد أدخلت (Meijnen)
مورثات من نوع آخر من البكتريا هي (Caulobacter
crescentus)
جعلتها أكثر كفاءة مما سبق.
المصدر:

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/11/101119083224.htm?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed:+sciencedaily+(ScienceDaily:+Latest+Science+News)