تکثیر باکتری‌ها برای نجات اقلیم زمین

درختان توان معجزه‌آسایی در جذب این گاز دارند اما با گسترش بیابان‌زایی‌ها، افزایش شهرنشینی و از طرف دیگر افزایش انتشار برآمده از نیروگاه‌های سوخت‌های فسیلی دیگر جذب این میزان از دی‌اکسیدکربن از توان درختان خارج است.

به همین دلیل محققان به دنبال راهکارهای علمی‌تر برآمدند. آنها در تلاشند تا میکروارگانیسم‌هایی را کشت دهند که قادر باشند دی‌اکسیدکربن را ببلعند.

درواقع پژوهشگران برای حل این چالش سراغ خود طبیعت آمده‌اند تا این گازهای گرمابخش را با کمک باکتری‌هایی که از ابتدای آفرینش در ماهیت زیستی کره‌زمین وجود داشته‌اند و یکی از پایه‌های شکل‌گیری حیات روی کره‌زمین هستند، پالایش کنند.

درختی معمولی با چوب سخت می‌تواند سالانه ۲۲ کیلوگرم دی‌اکسیدکربن جذب کند. این یعنی تا ۴۰سالگی توانایی جذب نزدیک یک تن دی‌اکسیدکربن را دارد؛ درحالی‌که سالانه ۳۵ تا ۴۰میلیارد تن دی‌اکسیدکربن در جهان منتشر می‌شود که تنها ۵۰درصد آن از طریق پوشش گیاهی و اقیانوس‌ها جذب و باقیمانده این میزان یعنی ۲۰میلیارد تن به سان پتویی گرما را در زمین نگه می‌‌دارد و موجب انباشت انرژی می‌شود.

این انرژی جمع‌شده با اختلالی که در چرخه‌های اقلیمی به‌وجودمی‌آورد به تغییر رفتار الگوها و سناریوهای اقلیمی منجر می‌شود. نمونه روشن و ملموس آن بارش‌های اخیر کشور است که خسارات مالی و جانی را برای هموطنان‌مان به بار آورد.

چند سالی می‌شود که نمونه چنین رخدادهایی در جای‌جای جهان دیده شده است؛ مخاطرات غیرمنتظره‌ای که خسارت‌بار‌بودن‌شان را باید گردن بی‌موقع‌بودن‌شان بیندازیم.

این یعنی انرژی در کره‌زمین در نامتعادل‌ترین حالت ممکن قرار گرفته است بنابراین امروزه از نگاه دانشمندان جذب دی‌اکسیدکربن راهکاری جدی برای تعدیل گرمایش جهانی و کاهش آثار زیان‌بار تغییرات اقلیمی در نظر گرفته شده است.

دی‌اکسیدکربن به‌جای قند چندی پیش پایگاه اینترنتی نیواطلس در گزارشی این‌گونه نوشت: «محققان موسسه علوم «ویزمن» موفق به دست‌دوزی گونه جدیدی از باکتری‌ها شده‌اند که می‌توانند هوا را به‌طور موثری بخورند. این پژوهشگران با هدایت دقیق باکتری «اشریشیا کلای» که از باکتری‌های مدل در زمینه مهندسی ژنتیک است، در آزمایشگاه موفق شدند آنها را از مصرف قند مورد علاقه خود منحرف کرده و به سمت مصرف دی‌اکسیدکربن در هوا برای تأمین انرژی سوق دهند.»

گفتنی است پژوهشگران، تغییر رژیم‌‌غذایی این باکتری را «بازگردانی متابولیک» نام‌گذاری کرده و می‌گویند جذب دی‌اکسیدکربن در این باکتری همانند گیاهان است. درواقع پژوهشگران با حذف ژن‌هایی که ترکیبات شکر را می‌سوزانند و اضافه‌کردن ژن‌هایی که دی‌اکسیدکربن را جذب می‌کنند، به دستکاری باکتری پرداختند.

آنها معتقدند این کار جهشی بزرگ در حوزه زیست‌شناسی مصنوعی است و در آینده می‌توان از این باکتری برای تولید سوخت‌های زیستی که میزان کمتری گازهای گلخانه‌ای منتشر می‌کنند استفاده کرد.

باکتری‌ها را دست‌کم نگیرید

فرشته جوکار کاشی، دکترای میکروبیولوژی و عضو هیات‌علمی گروه بیوتکنولوژی دانشگاه کاشان در گفت‌وگو با «جام‌‌جم» می‌گوید: «در کل اتوتروف به ارگانیسم‌هایی می‌گویند که دی‌‌اکسیدکربن جو را جذب و آن را تبدیل به مواد اولیه می‌کنند؛ این ارگانیسم‌ها به‌عنوان تولیدکنندگان اولیه چرخه زیستی کره‌زمین شناخته می‌شوند.»

وی ادامه می‌دهد: «مشابه چنین فرآیندی در گیاهان هم دیده می‌شود که به‌جز گیاهان، در میان میکروارگانیسم‌ها باکتری‌ها و آرکی‌ها (نوعی از موجودات ریز تک‌یاخته‌ای) هستند که می‌توانند همان کاری را که گیاه در جذب دی‌اکسیدکربن انجام می‌دهد عملی کنند. درواقع همان‌گونه که گیاهان با استفاده از نور خورشید دی‌اکسیدکربن جذب می‌کنند، این میکروارگانیسم‌ها نیز فرآیندی شبیه فتوسنتز را پیش می‌برند. برخی از میکروارگانیسم‌ها هم وجود دارند که بدون نور خورشید چنین فرآیندی را انجام می‌دهند.»

با توجه به موارد یادشده باکتری‌هایی که از نور خورشید استفاده و شروع به جذب دی‌اکسیدکربن می‌کنند با تبدیل این گاز گلخانه‌ای به مواد‌آلی می‌توانند تاثیر جدی در کاهش گرمایش جهانی داشته باشند. جوکار در ادامه می‌گوید: «علاوه‌بر باکتری‌ها سیانوباکتری‌های هستند که در دسته میانی جلبک و باکتری قرار می‌گیرند و عمل فتوسنتز گیاهی را انجام می‌دهند. تکثیر و کشت این موجودات و قراردادن در فرآیند جذب دی‌اکسیدکربن جو اقدامات استانداردی برای کاهش این گازها در جو است. مانند گیاهان که تولید‌کننده اولیه مواد غذایی کره‌زمین هستند این ارگانیسم‌ها هم می‌توانند جلوی تغییرات مضر اقلیمی را بگیرند و علاوه‌برآن تولید‌کننده مواد آلی در زمین هم باشند.» بنابراین می‌توان گفت ارگانیسم‌هایی که فتوسنتز می‌کنند نظیر باکتری‌های هوازی انتخاب بهتری برای کشت و تکثیر هستند نسبت به باکتری‌های بی‌هوازی، چراکه ایجاد شرایط بی‌هوازی کار دشواری است درحالی‌که به‌راحتی می‌توان شرایط را برای باکتری‌های هوازی فراهم کرد.

انتخاب قوی‌ترها

به گفته این پژوهشگر، نمی‌توان انتظار داشت که باکتری‌ها به‌خودی‌خود در طبیعت به کاهش دی‌اکسیدکربن کمک کنند. برای این هدف میکروبیولوژیست‌ها یا پژوهشگران زیست‌فناوری باید با شناسایی سویه‌های مختلف قوی‌ترین باکتری‌ها را انتخاب کنند و بعد به کشت انبوه بپردازند. در مرحله بعد با فراهم‌کردن شرایطی استاندارد می‌توان به کمک این باکتری‌ها در واحدهای صنعتی که آلاینده تولید می‌کنند، گازهای گلخانه‌ای را تجزیه و حذف کرد. درواقع هر واحد صنعتی باید با کاتالیزورهای خاص بتواند چنین باکتری‌هایی را کشت دهد تا از انتشار مواد آلوده‌کننده بکاهد.

تبدیل گازهای گلخانه‌ای به مواد آلی فرآیندی است که باید در نطفه و ابتدای تولید این گازها صورت گیرد و با توجه به موارد یادشده نمی‌توان پس از کشت این باکتری‌ها را در جو رها کرد تا دی‌اکسیدکربن را ببلعد. همچنین باید باکتری برتر انتخاب شود، تکثیر گردد و بعد با روالی مهندسی‌شده در محفظه‌ای با آلاینده‌ها مجاور شود. پاکسازی جو به کمک باکتری‌ها فرآیندی است که شاید بتوان پیش از آن‌که اتمسفر زمین به مرز نابودی برسد با کمک آن تا حدی از حجم گازهای گلخانه‌ ای کاست. آنچه حائز اهمیت است، رسوخ نگرشی جدی در جهان به‌ویژه صاحبان حکومت‌ها و تصمیم‌گیران برای رهایی از آثار زیان‌بار گرمایش جهانی است.

بازی برد - برد

اما در پژوهشی دیگر، پژوهشگران معتقدند دستکاری ژنتیکی باکتری‌ها، مشکل مربوط به دی‌اکسیدکربن اضافی در سیاره‌ ما را حل نمی‌کند، اما می‌تواند باعث کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی شود و در این زمینه به ما کمک کند. می‌توان برای برخی از باکتری‌ها به‌نام اتوتروف‌ها روندی ایجاد کرد که با دریافت هیدروژن و دی‌اکسیدکربن، انرژی تولید کنند.

گفتنی است، اگر چنین یافته‌هایی کاربرد گسترده‌تری داشته باشد، می‌توانیم امروزه با خطر اتمام سوخت‌های فسیلی مبارزه کنیم. عموما پژوهشگران هدف از این کار را رسیدن به سطحی قابل‌توجه از بهره‌وری می‌دانند تا بتوان در این زمینه از گیاهان پیشی گرفت.

آنها در همین راستا، اعلام کردند که باکتری‌ها می‌توانند نور خورشید را تا میزان ۱۰برابر موثرتر به مواد دیگر تبدیل کنند.

دراین‌باره دانیل‌نوسرا، محقق سرپرست این پژوهش، از دانشگاه هاروارد در یک سخنرانی در موسسه‌ سیاست انرژی در شیکاگو گفته است: «این باکتری، به‌نام رالستون ائوتروفا شناخته می‌شود و ساختارش به گونه‌ای است که هیدروژن و دی‌اکسیدکربن را دریافت و سپس آن را به آدنوزین تری‌فسفات یا همان واحدهای انرژی در بدن موجودات زنده تبدیل می‌کند.»