العلماء يكتشفون حليفًا جديدًا في مكافحة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: “تشونكوس
توجد في أقصى زوايا الأرض مجتمعات حيوية متنوعة من الميكروبات، بعضها قد يساعد في تنظيف الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون الذي ضخه البشر فيه.
أحد الميكروبات التي لفتت انتباه العلماء هو UTEX 3222، المعروف باسم “تشونكوس” بسبب الطريقة التي يستهلك بها ثاني أكسيد الكربون. هذا السيانوبكتيريا غير المعروف سابقًا تم العثور عليه في فتحات المحيط البركانية. وجدت ورقة بحثية حديثة في مجلة الميكروبيولوجيا التطبيقية والبيئية أنه يتمتع بإمكانات استثنائية لتنظيف الغلاف الجوي – حتى بين أقرانه المدروسة جيدًا. إذا تمكن العلماء من معرفة كيفية هندسته وراثيًا، فإن الخصائص الطبيعية لهذا الكائن وحيد الخلية يمكن أن تتحول إلى نظام لالتقاط الكربون منخفض النفايات.
السيانوبكتيريا مثل تشونكوس، والتي تُعرف أحيانًا بالاسم الخاطئ الطحالب الزرقاء-الخضراء، هي كائنات مائية تقوم بامتصاص الضوء وثاني أكسيد الكربون وتحويله إلى غذاء عبر عملية التمثيل الضوئي مثل النباتات. ولكن داخل أجسامها وحيدة الخلية توجد حجرات تسمح لها بتركيز وابتلاع المزيد من CO2 مقارنة بأقاربها الورقية البعيدة. عندما توجد في بيئات غريبة، يمكن أن تتطور لتصبح ذات خصائص فريدة نادرًا ما توجد في الطبيعة. بالنسبة للباحثين عن الميكروبات الذين كان مجالهم يدور لفترة طويلة حول عدد قليل من الكائنات السهلة الإدارة مثل الخميرة والإشريكية القولونية، فإن التنوع البيولوجي غير المستغل يبشر بإمكانيات جديدة.
قال برادن تيرني، عالم الأحياء الدقيقة وأحد المؤلفين الرئيسيين للورقة التي حددت تشونكوس: “هناك مزيد من الحماس لعزل كائنات جديدة”. خلال رحلة استكشافية في سبتمبر 2022، غاص تيرني وباحثون من جامعة باليرمو الإيطالية في المياه المحيطة بجزيرة فولكانو قبالة ساحل صقلية حيث توفر الفتحات البركانية في المياه الضحلة موطنًا غير عادي - مضاءة بأشعة الشمس وغنية بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. أسفرت هذه المنطقة عن مجموعة كبيرة ومتنوعة من الحياة الميكروبية بما فيها تشونكوس.
بعد أن استخرج تيرني قوارير مياه البحر، بدأ ماكس شوبارت، المؤلف الرئيسي الآخر للورقة الخاصة بالسيانوبكتيريا والعالم الرئيسي للمشروع لدى منظمة Align to Innovate العلمية غير الربحية بتحديد مختلف الكائنات الموجودة فيها. قال شوبارت إنه خارج المحيط المفتوح تنمو السيانوبكتيريا مثل تشунكوس ببطء وتكون موزعة بشكل رقيق. ”لكن إذا أردنا استخدامها لسحب ثاني أكسيد الكربون ، فنحن نريد أن ننميها بسرعة أكبر بكثير”، كما قال ، “وندفعها للنمو بكميات لا توجد عادةً في المحيط المفتوح.”
في المختبر ، فعل تشوكوس ذلك بالفعل – نما أسرع وأكثر كثافة مقارنةً بـمرشحي السيانوبكتيريا الآخرين لأنظمة التقاط الكربونات المكتشفة سابقاً . قال شوبارت: “عندما تنمي ثقافة للبكتيريا ، تبدو وكأنها مرق والبكتيريا تكون مخففة جدًا فيها”، لكننا وجدنا أن تشوكوس يستقر ليصبح شيئاً أكثر كثافة يشبه زبدة الفول السوداني الخضراء.”
تناسب قوام زبدة الفول السوداني لتشوكوس مهم لإمكاناته ضمن التكنولوجيا الحيوية الخضراء . عادةً ما تحتاج الصناعات البيوتكنولوجية التي تستخدم السيانوبكتيريا والطحالب إلى فصلها عن الماء الذي تنمو فيه . نظرًا لأن تشوكوس يقوم بذلك بشكل طبيعي باستخدام الجاذبية ، يقول شوبات إنه قد يجعل العملية أكثر كفاءة . لكن هناك العديد من الألغاز الأخرى لحلها قبل استخدام اكتشاف مثل تشوكوس لالتقاط الكربونات .
طورت شركة CyanoCapture الناشئة المتخصصة بالتقاط ثاني أكسيد الكبريت باستخدام السيانوبكتيريا ومقرها المملكة المتحدة طريقة منخفضة التكلفة لالتقاط ثاني أكسيد الكبريت تعتمد على المواد الحيوية وتحتوي على الطحالب والسيانوبيكتوريا داخل أنابيب شفافة حيث يمكنهم النمو وتصفيه CO2 . على الرغم مما يظهره Chonkus وعداً فريداً ، قال ديفيد كيم الرئيس التنفيذي ومؤسس الشركة إن شركات التكنولوجيا الحيوية بحاجة إلى السيطرة بشكل أكبر على خصائصه مثل تخزين الفحم لاستخدامه بنجاح وهذا يتطلب إيجاد طريقة لكسر حمض نووي له .
CyanoCapture
قال هنري لي الرئيس التنفيذي لشركة Cultivarium , وهي شركة ناشئة غير ربحية متخصصة بهندسة ميكروبات وراثيًا: “غالبا ما نجد أنه يمكن لأحد الميكروبات القيام بشيء مثير للاهتمام ولكنه لا يقوم بذلك بالشكل المطلوب”. كانت Cultivarium تعمل مع CyanoCapture لمساعدتهم لدراسة Chonkus لكنها لم تتمكن بعد معرفة كيفية تعديل حمض نووي له وتحسين خصائص التقاط الفحم لديه . “الجميع يريد تحسين الأمر وتعديله” كما قال .
منذ الرحلة الاستكشافية إلى فولكانو حيث جمع تيرني Chonkus, أسست المنظمة غير الربحية التي أسسها لاستكشاف بيئات أكثر تطرفا حول العالم, مشروع Two Frontiers Project , والذي أخذ عيناته أيضًا مياه الينابيع الساخنة بكولورادو وفتحات بركانية قرب إيطاليا والشعاب المرجانية البحر الأحمر ربما سيجد الباحثين هناك نوع آخر أكثر سمكا قادرعلى تخزين المزيد والكثير منها , أو ميكرومات أخرى تساعد إعادة نمو الشعاب المرجانية , أو مزيدا منها تستطيع تخفيف آلام العالم المتزايدة حرارة بسرعة.” ليس هناك شك أننا سنواصل العثور على بيولوجيا مثيرة حقا حقا بهذه الفتحات,” كما ذكر Tierney.”لا أستطيع التأكيد بما يكفي بأن هذه كانت مجرد الرحلة الاستكشافية الأولى.”
أشار Kim أنه بين جميع الميكروبات الموجودة هناك, تم دراسة أقل 0,01% فقط منهم.”إنهم لا يمثلوا الترسانة الحقيقية للميكرومات التي يمكننا العمل معها لتحقيق أهداف البشرية.”
