شارك
الرئيسية
2 دقائق 
ما زالت الملوثات تتزايد يوماً بعد يوم بسرعة أكبر من سرعة التخلص منها، وخاصة ملوثات الماء. وفي إطار السعي لحل هذه المشكلة، طوّر فريقٌ من الباحثين من مركز علوم وهندسة أبحاث المواد في جامعة كاليفورنيا سان دييغو، نوعاً جديداً من المواد التي يمكن أن تعمل كفلتر حيوي لإزالة الملوثات من الماء، وتقدّم بالتالي حلاً مستداماً وصديقاً للبيئة لإزالة الملوثات من المياه.
تعديلٌ وراثي على البكتيريا الزرقاء يجعلها مزيلة لملوثات الماء
في الدراسة المنشورة في دورية نيتشر، أطلق الباحثون على المادة اسم “المادة الحية المهندَسة”، وهي عبارة عن هيكل مطبوع ثلاثي الأبعاد مصنوع من بوليمر قائم على الأعشاب البحرية الممزوجة مع بكتيريا زرقاء صُممت وراثياً لإنتاج إنزيم يحوّل الملوثات العضوية المختلفة إلى جزيئات غير ضارة، كما صُممت البكتيريا أيضاً لتدمر نفسها ذاتياً في وجود جزيء يُسمَّى الثيوفيلين، الذي يوجد غالباً في الشاي والشوكولاتة. وهذا يوفّر طريقة للقضاء عليها بعد قيامها بعملها.
وقال جون بوكورسكي، أستاذ هندسة النانو في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، الذي شارك في هذه الدراسة وقاد الفريق: “المبتَكر في الأمر هو دمج مادة بوليمرية مع نظام بيولوجي لتكوين مادة حية يمكنها العمل والاستجابة للمحفزات بطرق لا تستطيع المواد الاصطناعية العادية القيام بها”.
جاء هذا البحث نتيجة لدمج علم الوراثة وعلم الفيزيولوجيا في البكتيريا الزرقاء لإنشاء مادة حية عن طريق هندسة وظائف جديدة في البكتيريا الزرقاء لصنع منتجات مفيدة.
لإنشاء المادة الحية في هذه الدراسة، استخدم الباحثون الألجينات، وهي بوليمرات طبيعية مشتقة من الأعشاب البحرية، وصنعوا منها هلاماً، وخلطوه مع نوعٍ من البكتيريا الزرقاء التي تعيش في الماء، وتقوم بالتمثيل الضوئي.
اقرأ أيضاً: تلوث المياه: أبرز أسبابه وآثاره على الإنسان والبيئة
أدخل الباحثون الخليط في طابعة ثلاثية الأبعاد، واختبروا العديد من الأشكال لتحديد الشكل المناسب، ووجدوا أن الشكل الشبيه بالشبكة كان الأمثل لإبقاء البكتيريا على قيد الحياة. وفي هذا الشكل تكون نسبة مساحة السطح إلى الحجم عالية، ما يجعل النسبة الأكبر من البكتيريا الزرقاء بالقرب من سطح المادة، وبالتالي الوصول إلى العناصر الغذائية والغازات والضوء، وتصبح المادة أكثر فاعلية في إزالة التلوث.
اقرأ أيضاً: كيف يمكن للميكروبات المعدلة جينياً التخفيف من انبعاثات الطيران؟
أجرى الباحثون تعديلات وراثية على البكتيريا الزرقاء المستخدمة لتنتج باستمرار إنزيماً مطهراً يُسمَّى لاكاز، بإمكانه إزالة مجموعة متنوعة من الملوثات العضوية بما في ذلك ثنائي الفينول أ (BPA) والمضادات الحيوية والأدوية الصيدلانية والأصباغ. واختبر الباحثون المادة في تفكيك الصبغة القرمزية النيلية الملوِثة، وهي صبغة زرقاء تستخدم على نطاق واسع في صناعة النسيج.
تعديلٌ وراثي آخر يمنع البكتيريا من الوصول إلى النظام البيئي
وخشية من دخول البكتيريا الزرقاء المعدّلة وراثياً إلى النظام البيئي؛ طوّر الباحثون طريقة تقضي فيها على نفسها بعد إزالة الملوثات دون إضافة مواد كيميائية. فقد تم تعديل البكتيريا الزرقاء مرة أخرى لتستجيب لجزيء يُسمَّى الثيوفيلين، يحفّزها على إنتاج بروتين يدمر خلاياها. وبذلك تعمل المادة على إزالة الملوثات والمخاوف حول وجود بكتيريا معدّلة وراثياً باقية في البيئة، لكن الباحثين يهدفون إلى صنع مواد تستجيب للمحفزات الموجودة في البيئة.
اقرأ أيضاً: 8 إجراءات قائمة على التكنولوجيا يمكن أن تضمن استدامة المياه في المستقبل
ما زال الباحثون يعملون على تطوير المبدأ لتحسين الإمكانات التي تحملها المواد الجديدة المثيرة التي يمكننا صنعها.