.
.
تصویری ده هزار برابر بزرگ شده از تعدادی باکتری کابلی زیر میکروسکوپ
.
«میکروب سال 2024» مانند سیم برق کار می‌کند! این میکروب نقش مهم میکروارگانیسم‌ها را در اکولوژی، سلامت، تغذیه و اقتصاد برجسته می‌کند. «انجمن میکروب‌شناسی عمومی و کاربردی» (VAAM)1 در آلمان عنوان «میکروب سال» را انتخاب کرده است تا توجه‌ها را به تنوع دنیای میکروبیولوژیک جلب کند. در سال 2024، باکتری‌های رسانای جریان الکتریکی این عنوان را کسب کردند. دوازده سال پیش از آن، محققان در کف دریاها و دریاچه‌ها زنجیره‌های میکروبی را کشف کردند که می‌توانند جریان الکتریکی را در طول چند سانتی‌متر هدایت کنند. این باکتری‌های کابلی2 (با نام لاتین Electronema) تجزیه آلاینده‌ها را تحریک و تسریع کرده و تشکیل گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، ممکن است روزی از آن‌ها به عنوان کابل‌های الکتریکی قابل تجزیه زیستی استفاده شود. موسسه‌ی VAAM برای اولین بار با انتخاب باکتری کابلی، یک گونه‌ی باکتریایی را به عنوان میکروب سال معرفی کرده است که هنوز کشت خالص آن به دست نیامده است. باکتری‌های کابلی اگرچه در طبیعت قابل تشخیص هستند، اما هنوز در آزمایشگاه به صورت جداگانه کشت داده نشده‌اند. بنابراین، مهم‌ترین نماینده آن‌ها به طور موقت Candidatus Electronema نامیده می‌شود.
.
باکتری‌ها می‌توانند الکترون‌ها را جاری کنند
باکتری‌های کابلی زنجیره‌هایی به طول تا پنج سانتی‌متر از ده‌ها هزار سلول باکتریایی تشکیل می‌دهند. این سلول‌ها توسط رشته‌های پروتئینی رسانای جریان در غشای سلولی خود به هم متصل شده‌اند. شکل زنجیره‌ای آن‌ها به "بدن" چند سلولی باکتری‌های کابلی امکان تقسیم کار منحصر به فردی می‌دهد: در حالی که در بدن ما هر سلول باید "غذا بخورد" (اکسید کردن مواد غذایی) و "تنفس کند" (کاهش اکسیژن)، باکتری‌های کابلی این «واکنش حیاتی ردوکس» را میان خود تقسیم می‌کنند.
.
ساختار باکتری کابلی
.
هزاران سلول از هر کابل در بخش عمیق‌تر رسوبات رودخانه‌ای زندگی می‌کنند، جایی که سولفیدها به وفور وجود دارد اما اکسیژن نیست - اکسیژن در سطح رسوبات و در فاصله چند سانتی‌متری قرار دارد. با این حال، باکتری‌های کابلی می‌توانند سولفید را به سولفات اکسید کنند و الکترون‌های تولید‌شده را از طریق رشته‌های رسانای جریان به اکسیژن در انتهای دیگر کابل منتقل کنند. به لطف رساناهای جریان چند سانتی‌متری، باکتری‌های کابلی می‌توانند الکترون‌ها را از محل اکسیداسیون (در رسوبات) به اکسیژن (در سطح رسوبات) جاری کنند - و بنابراین به عنوان تنها ارگانیسم‌ها، سولفید را در منطقه‌ای مصرف می‌کنند که اکسیژن وجود ندارد: یک مزیت بزرگ نسبت به میکروارگانیسم‌های رقیب.
.
باکتری‌ها می‌توانند تجزیه آلاینده‌ها را تسریع کنند
به گفته VAAM، باکتری‌های کابلی نه تنها سولفات در رسوبات تولید می‌کنند، بلکه با رساناهای جریان الکتریکی خود نوعی «کابل رابط» به عنوان اتصال غیرمستقیم به اکسیژن در سطح رسوبات فراهم می‌کنند. به این ترتیب، آن‌ها فعالیت‌های میکروبی‌ای را تحریک می‌کنند که در غیر این صورت فقط با اکسیژن امکان‌پذیر هستند و توده‌های زیستی را که در غیر این صورت نمی‌توانستند در آنجا زندگی کنند، حمایت می‌کنند. بنابراین، باکتری‌های کابلی اغلب در آب‌هایی یافت می‌شوند که با هیدروکربن‌ها آلوده شده‌اند - مثلاً پس از آلودگی بنزین یا نفت. فعالیت باکتری‌های کابلی می‌تواند تجزیه آلاینده‌ها را به طور قابل توجهی تسریع کند: آن‌ها تجزیه هیدروکربن‌های آروماتیک یا مواد آلی مانند لجن فاضلاب در رسوبات دریاچه‌هایی را که بیش‌ازحد به پس‌آب‌های محتوی کودها آلوده هستند، افزایش می‌دهند. ایده‌هایی وجود دارد که از باکتری‌های کابلی به طور هدفمند برای بازسازی سایت‌های آلوده استفاده شود. به عنوان مثال، می‌توان اثر باکتری‌های کابلی را به طور هدفمند با الکترودها در رسوبات تحریک کرد.
.
تصویر بزرگ‌نمایی‌شده از یک سلول باکتری کابلی
کمک به کاهش گازهای گلخانه‌ای
باکتری‌های کابلی همچنین می‌توانند به کاهش گازهای گلخانه‌ای کمک کنند. به عنوان مثال، در شالیزارهای برنج غرق‌آب، سالانه مقدار زیادی متان مضر برای آب و هوا تولید می‌شود. باکتری‌های کابلی در منطقه ریشه گیاهان برنج زندگی می‌کنند و می‌توانند تولید متان را در آنجا کاهش دهند. آزمایش‌ها در گلخانه نشان می‌دهند که پس از افزودن Candidatus Electronema به خاک، انتشار متان بیش از ۹۰ درصد کاهش می‌یابد. فرضیه این است که باکتری‌ها به منبع اکسیژن ریشه برنج متصل می‌شوند. به این ترتیب، باکتری‌های کابلی امکان بازیافت مداوم سولفات در خاک را فراهم می‌کنند. این امر از تشکیل متان جلوگیری می‌کند. اکنون باید بررسی شود که چگونه می‌توان باکتری‌های کابلی را در کشت برنج یا حتی در باتلاق‌ها به طور هدفمند تحریک کرد تا انتشار متان کاهش یابد.
رساناهای جریان قابل تجزیه زیستی
هدایت جریان در رشته‌های پروتئینی باکتری‌های کابلی شبیه به یک کابل فلزی است. این ویژگی آن‌ها را برای الکترونیک مبتنی بر مواد زیستی بسیار جالب می‌کند. در سراسر جهان، تنها یک پنجم از بیش از ۵۰ میلیون تن زباله الکترونیکی سالانه بازیافت می‌شود. بنابراین، رساناهای جریان الکتریکی، که قابل تجزیه زیستی باشند، می‌توانند سهم مهمی در تقویت پایداری محیط زیست داشته باشند. ساختارهای رسانای جریان باکتری‌های کابلی قبلاً ثبت اختراع شده‌اند، اما توسعه آن‌ها هنوز فاصله زیادی تا اجرای تجاری دارد. هنرمند اسپانیایی، خانم «آنا پاسکو بولتا3» از رسانش الکتریکی باکتری‌های کابلی در پروژه‌های خود استفاده می‌کند: اشعاری در میکروفن خوانده می‌شوند و سیگنال‌های الکتریکی آن اشعار، در تجربه‌ای غریب، بر روی رشته‌هایی زنده از باکتری‌های کابلی می‌لغزند و به تقویت‌کننده صدا فرستاده می‌شوند. بازدیدکنندگان، اشعاری را که از این مسیر عبور کرده‌اند، می‌شنوند!
تاکنون دوازده گونه باکتری کابلی شناسایی و توصیف شده‌اند. مانند Candidatus Electronema، آن‌ها هنوز به صورت کشت خالص در آزمایشگاه تکثیر نشده‌اند، اما به لطف داده‌های دقیق ژنومی، هویت‌شان به خوبی مشخص شده‌اند. به گفته VAAM، احتمالاً بیش از ۹۹ درصد از میکروب‌های جهان ما هنوز در آزمایشگاه تفکیک و توصیف نشده‌اند.
.
.
مطالب مرتبط:
.
.
منبع مقاله: VAAM
.
.
پانویس‌ها:1 - Anna Pasco Bolta
2 - Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM)
3 - Cable Bacteria
.
.
|
www.etesalkootah.ir || 2025-01-15 © 2015 © All rights reserved www.etesalkootah.ir تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو، تلویزیون و رسانه‌های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه استفاده کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه‌های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "www.etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.
|
.
