بهبود زندگی با رام کردن باکتری‌ها

در حقیقت و به‌رغم همه تصورات و بدبینی‌های ما نسبت به این جمعیت انبوه و فراگیر زمین، باکتری‌ها نقش‌های مثبت فراوانی را در زندگی ما ایفا می‌کنند و از طرق مختلفی که حتی فکرش را هم نمی‌کنیم در جهت بهبود و پیشرفت زندگی ما می‌توانند موثر باشند، شاید توصیف متفاوت محققان دانشگاه پرینستون تا حدودی پاسخگوی این ادعا باشد؛ آنها می‌گویند زمانی که به فردی نگاه می‌کنیم وی را به صورت یک یا 10 درصد انسان و 90 یا 99 درصد باکتری تصور می‌کنیم.

اگر زمانی رام‌کردن اسب‌های وحشی یکی از ارکان اصلی‌گذران زندگی و آسایش مردم زمین تلقی می‌شد، اکنون باید گفت رام کردن باکتری‌های سرکش و به‌کارگیری آنها برای تداوم و بهبود جریان زندگی آینده ما واجب و لازم است.

نتایج تحقیقات دانشمندان بخوبی نشان می‌دهد قرار داشتن در معرض یکی از باکتری‌های طبیعی و معمول خاک موسوم به مایکوباکتریوم چگونه می‌تواند عملا رفتار یادگیری را افزایش دهد. اما موضوع وقتی جالب‌تر می‌شود که بدانیم ویژگی‌های از این دست تنها موارد جلوه‌گر و شاخص درباره باکتری‌ها نیست. از همین‌رو دانشمندان بیشتر از آن که یکسره در جستجو و تلاش برای قلع و قمع کردن باکتری‌ها باشند، سعی در یافتن راه‌های بیشماری برای رام کردن باکتری‌ها و به کار گرفتنشان برای انسان هستند. این رویکرد متفاوت به باکتری‌ها در واقع همان راهی است که از مدت‌ها پیش ذهن محققان و مبتکران زیادی را برای بیرون کشیدن طیف متنوعی از کارایی‌های سودمند برای بشر معطوف خود ساخته است. از استفاده باکتری‌ها به عنوان ریز درایوهای سخت برای ذخیره‌سازی داده‌ها در رایانه‌ها گرفته تا مهندسی کردن این ریز موجودات برای پر کردن ترک‌های بتون و ایجاد ساختمان‌های با دوام تر در حکم مشتی نمونه خروار از قابلیت‌های بیشمار باکتری‌ها در جهت بهبود بخشیدن به حال و هوای زندگی ما هستند.

محققان برای ارائه روش تازه‌ای از ساخت آجرهای ساختمانی به باکتری‌ها متوسل شده‌اند و می‌خواهند این عضو قدیمی مصالح ساختمانی را با استفاده از باکتری‌ها، شن، کلرید کلسیم و اوره بسازند. این فرآیند که با عنوان رسوب کلسیت با القای میکروبی یا MICP شناخته می‌شود، از میکروب‌های روی شن برای پیوند زدن و چسباندن شن دانه‌ها به یکدیگر استفاده می‌کند و همانند چسبی با زنجیره‌ای از واکنش‌های شیمیایی ظاهر می‌شود. توده‌ای که از این فرآیند نتیجه می‌شود به ماسه سنگ شباهت دارد، اما بسته به نحوه ایجاد، می‌تواند قدرت و استحکام آجر پخته یا حتی مرمر را دوباره‌سازی و تکثیر کند.

محققان معتقدند چنانچه شیوه بنایی مبتنی بر تولیدات زیستی جایگزین هر آجر ساختمانی جدید روی سیاره شود، به طرز شگفت‌آوری انتشارات دی اکسید کربنی را حداقل تا مرز 800 میلیون تن در سال کاهش خواهد داد؛ البته این فرآیند باکتریایی اثر جانبی بزرگی نیز دارد به نحوی که مقادیر زیادی آمونیاک تولید می‌کند که میکروب‌ها آن را به نیترات تبدیل می‌کنند و نتیجه کار می‌تواند در نهایت به سمی شدن منابع آب زیرزمینی منتهی شود.

بدیهی است برای فرآیندی که نسبت به محیط زیست دوستی و هماهنگی بیشتری نشان می‌دهد، این روی سکه نامطلوبی محسوب می‌شود؛ البته دلیل این که دستکاری‌های بعدی باکتریایی از اقبال کمابیش بیشتری برخوردار است با دوام ساختن بیشتر زیرساخت‌هایی است که از قبل داشته‌ایم.

گروهی از دانشجویان دانشگاه نیوکسل موفق به ارائه باکتری جدیدی شده‌اند که از قرار معلوم می‌تواند در نقش چسبی زنده و فعال برای پر کردن بتون ترک خورده عمل کند. این باکتری جدید در واقع به نحوی مهندسی شده است که به هنگام لزوم و زمانی که اسیدیته یا pH خاصی از بتون را احساس کند به فعالیت واداشته شود؛ مکانیسم فعالیتش هم به این ترتیب است که تا زمان پر شدن درز و ترک‌های موجود به تکثیر خود ادامه خواهد داد تا جایی که به کف شکاف مربوطه برخورد و شروع به تشکیل خوشه‌های متعدد و انبوه شدن می‌کند.

جالب اینجاست که پس از شروع فرآیند انبوه شدن، سلول‌های حاضر به 3 نوع مختلف تفکیک می‌شوند؛ یک نوع که کربنات کلسیم تولید می‌کنند؛ یک نوع که به صورت الیاف تقویتی و مسلح‌کننده عمل می‌کنند و بالاخره نوع سومی که در نقش چسب ظاهر می‌شوند.

این 3 نوع در ترکیب با هم به همان قوت و استحکام بتونی درخواهند آمد که وظیفه پر کردن ترک‌هایش را به عهده داشتند. اما ماجرا به اینجا ختم نمی‌شود، چرا که این باکتری جدید تنها تا زمانی می‌تواند زنده بماند که در تماس با بتون باشد و این همان موضوعی است که به نگرانی ناشی از ازدیاد مداوم و فرا گرفتن دنیای ما از سوی چنین باکتری‌هایی پایان خواهد داد و در عوض صحنه دلگرم‌کننده‌ای را تجسم کنید که آسمانخراش‌های ما به لطف حضور باکتری‌ها از طول عمر بیشتری برخوردار شوند.

باکتری‌ها نه تنها از مزیت پاکسازی مواد نفتی برخوردارند، بلکه می‌توانند در نقش مهم‌تری همچون پاکسازی ضایعات هسته‌ای نیز ظاهر شوند. این امتیاز ویژه برای باکتری‌ها بخصوص وقتی جالب تر می‌شود که بدانیم چنین تمیز کاری مهمی به لطف وجود یکی از اعضای بدنام خانواده باکتری‌ها میسر می‌شود؛ یعنی همان باکتری که معمولا همه ما تا حد امکان از رویارویی با آن پرهیز می‌کنیم: باکتری E.Coli .

جریان از این قرار است که محققان دریافته‌اند باکتری‌ای. کولی می‌تواند در نقش جمع‌کننده و بازیافت‌کننده اورانیوم از آب‌های آلوده شده ظاهر شود و این مهم را به هنگام کار کردن در کنار ترکیب شیمیایی اینوزیتول فسفات انجام می‌دهد. در واقع باکتری‌ای. کولی کار تجزیه و شکستن پیوندهای فسفات را صورت می‌دهد که بعدا می‌تواند با اورانیوم پیوند خورده و به این باکتری بچسبد. سلول‌های باکتری نیز پس از این برای جمع کردن و بازیافت اورانیوم برداشت می‌شوند. محققان معتقدند از این فناوری می‌توان برای پاکسازی آب‌های آلوده شده نزدیک معادن اورانیوم و نیز کمک به پاکسازی ضایعات هسته‌ای استفاده کرد.

کویرزایی بنا به تعریف عبارت است از گسترش زیست بوم‌های صحرایی از طریق فرسایش خاک و فقدان آب‌های زیرزمینی و امروزه به یکی از مشکلات جدی سیاره بدل شده است. به عنوان نمونه گفته می‌شود در چین گسترش کویرزایی معادل 3366 کیلومتر مربع در سال است و بخش‌هایی از آفریقا و استرالیا نیز به سرعت از همین روند مهلک و شوم بدل شدن به بیابان رنج می‌برند؛ اما در کنار شنیدن این آمار و ارقام نگران‌کننده، خبرهایی از مطرح شدن ایده بدیع و نوآورانه‌ جهت استفاده از باکتری‌ها برای متوقف ساختن فرآیند بیابان زایی نیز به گوش می‌رسد.

در همین رابطه آرشیتکت مبتکری بنام مگنوس لارسن ایده بالن‌های مملو از باکتری را برای تبدیل تلماسه‌های صحرای آفریقا به یک دیواره صحرا شکن 6000 کیلومتری پیشنهاد می‌کند. به بیان دیگر با این شیوه می‌توان این ناحیه وسیع صحرایی را با بالن‌های پر شده از یک نوع باکتری معمول موجود در اراضی آبی و تالاب‌ها به نام باسیلوس پاستیوری غرقه سازی کرد. امتیاز این باکتری در تولید کردن نوعی از سیمان طبیعی است و لارسن معتقد است این باکتری می‌تواند وارد شن شده و دیواره سخت شده‌ای را ایجاد کند و انبوهی از این ساختارهای ثبات یافته می‌توانند تلماسه‌های صحرایی را از پراکنش و گسترش بیشتر بازدارند. کارشناسان معتقدند پیشنهاد ایجاد یک دیوار صحرا شکن زنده و پویای باکتریایی تا اینجای کار تنها در حد یک ایده مطرح است، اما پتانسیل استفاده از باکتری برای متوقف ساختن گسترش بیابان موضوعی است که وجود دارد.

منابع: Treehugger / Discovery

Sciencedaily / Nature