هذا الإنجاز القريب من السّحر أو الخيال العلمي تم التّوصل أليه بعد أن تم التّعرّف على أنزيم enzyme مُستخرج من عند بكتيريا تعيش تحت التّراب، لها القُدرة على التّفاعل مع الهواء و توليد الكهرباء.
بكتيريا و أنزيمات enzymes كهربائية
هذه الدّراسة مكّنت الباحثين من فهم آليات العمل الكهروكيميائيّة لهذا النّوع من البكتيريا.
تم إجراء هذه التّجارب على بكتيريا Mycobacterium smegmatis، و هي بكتيريا هوائيّة aerobic أي أنّها تحتاج للأكسيجين O2 لكي تعيش و تنمو، إلًا أنّها تمتلك خاصية فريدة، إذ عندما يتم وضعها في بيئة فقيرة من الأكسيجين فإنّها تتوجّه نحو إستهلاك الهيدروجين H2، و ذلك بفضل إمتلاكها لأنزيم enzyme يحمل إسم Huc.
هذا الأنزيم Huc يمتلك قدرات كهروكيميائيّة مثيرة للإهتمام، إذ عند تعرّضه للهيدروجين H2 حتى بنسب قليلة، فإنّه يُنتج طاقة كهربائية، و قد فسّر البروفيسور Chris Greening بجامعة ملبورن ذلك في بيان له:
" تساعد هذه الآلية البكتيريا على النمو والبقاء على قيد الحياة ، بما في ذلك في التّربة المُتجمّدة للقطب الجنوبي و الفوًهات البركانية و أعماق المحيطات. لكننا لم نعرف كيف فعلت ذلك حتى الآن. "
الطريقة المُستخدمة من فريق البحث
لضمان نجاح التّجربة، توجّب على الباحثين عزل enzyme الأنزيم Huc و إستخراجه من البكتيريا، و الذي كان نوعًا من التّحدّي، و قد تمكّنوا من ذلك بفضل إستعمالهم لميكروسكوب دقيق جدًا يحمل إسم (cryo-EM)، ساعدهم على تحديد الهيكل النّووي و الممرّات الكهربائيّة للأنزيم Huc، و قد إستعملوا أيضًا تقنيّة الإلكتروكيمياء لإثبات أن Huc يمكنها إنتاج الكهرباء مع كثافة هيدروجين قليلة، و قد ذكر الدكتور Rhys Grinter في هذا الأمر:
" كان علينا تطوير سلسلة من الأساليب الجديدة لتربية و إكثار البكتيريا أولاً ، ثم" فتحها "، ثم استخدام الكيمياء لمحاولة عزل هذا المكون الفريد."
قدرة تخزين و حالة إستقرار فائقة لـ Huc
تظهر النتائج أنه من الممكن تخزين enzyme الإنزيم Huc بعد عزله و تنقيته لفترات طويلة من الزمن، و تضيف طالبة الدكتوراه Ashleigh Kropp:
“إنه مستقر بشكل مدهش. من الممكن تجميد الأنزيم أو تسخينه إلى 80 درجة مئوية ، و يحتفظ بقوته لتوليد الطاقة ".
و هو ما يساعد البكتيريا على مقاومة البيئة و العوامل القُصوى.
الإستخدامات المُستقبليّة للأنزيم Huc
تُعتبر هذه المرحلة كمرحلة أولى في التّجارب المُقرّر إنجازها في هذا البحث، إذ أنّها أجريت في سياق مُختبري مغلق و على نطاق صغير بالملّيغرامات، و من الضّروري الإنتقال إلى الغرامات ثم الوصول إلى الكيلوغرامات.
و أوضح الدكتور Grinter أن هناك عددًا من التطبيقات المحتملة ، التي لا تزال بحاجة إلى الكثير من العمل.
فبصفة أوّلية، يمكن استخدام الأنزيم enzyme لتطوير أجهزة صغيرة بالهواء المضغوط كبديل للأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية، على سبيل المثال، حيث يجب تزويد هذه الأجهزة بهيدروجين hydrogen أكثر من تركيز الغلاف الجوي ، ممّا يمكّن Huc من إنتاج كمية كافية من الطاقة.
تعليقات
إرسال تعليق