يمكن أن يؤدي البحث عن الميكروبات النشطة كهربائيًا إلى تغيير صناعة التكنولوجيا الحيوية

يتطور العلم وجميع الفروع ذات الصلة به مع مرور كل يوم ووجدنا شيئًا جديدًا للاستماع إليه أو تجربته أو رؤيته بشكل منتظم عندما نستيقظ في كل يوم تالي. عندما يتعلق الأمر بالتطورات في مجال الكمبيوتر والإنترنت ، نظرًا لكونها أكثر الموضوعات المحبوبة ، فإنها تصبح بارزة في غضون بضع ثوانٍ من اختراعها ، ولكن نظرًا لكونها موضوعات أقل نشاطًا على الإنترنت ، فإن الأبحاث والنتائج في مجال تأخذ علوم الحياة وقتًا لتتصدر عناوين الأخبار. ومع ذلك ، إذا لم يتم إبراز شيء ما بأفضل طريقة ، فهذا لا يعني أنه لا يحدث.

يتطور مجال صناعة التكنولوجيا الحيوية مع مرور كل يوم ، وقد ترك الاختراع الأخير المتعلق ببعض الميكروبات الخاصة والنادرة العالم وذهل العلم. علاوة على ذلك ، يقال إنه إذا تمكن الباحثون من العثور على ما يكفي من هذه الأنواع ، فيمكن حل أكبر مشكلة تتمثل في نقص الطاقة. سيحدث تغييرات في صناعة التكنولوجيا الحيوية وسيحل مشكلة العالم الشاملة المتعلقة بإيجاد موارد الطاقة.

إذن ، ما هو البحث الذي ترك الجميع مذهولًا ودورًا في دوائر الباحثين؟ حسنًا ، إنه أحدث اختراع للميكروبات الخاصة النشطة كهربائيًا. وهنا يطرح سؤال ما هي هذه الميكروبات النشطة كهربائيا؟

ما هي الميكروبات النشطة كهربائيا؟

وفقًا لمصادر العلوم WIRED ، تم العثور على نوع خاص من الأجسام البكتيرية في الدنمارك في قيعان خليج آرهوس والتي تتبادل الإلكترونات مع بعضها البعض وتصبح سببًا لتمرير الكهرباء. نظرًا لكونه حجمًا بكتيريًا ، وجد الباحثون أنه يمكنهم نقل إلكتروناتهم للتبادل بطول سنتيمتر واحد. الآن ، إذا قمنا بتحويل حجم البكتيريا إلى حجم الإنسان ، يمكن للإلكترونات أن تتحرك لمسافة تصل إلى 12 ميلاً.

 موصى به لك: أفضل 10 ابتكارات في مجال تكنولوجيا الرعاية الصحية شهدناها!

كيف تمرر هذه البكتيريا الإشارات الكهربائية؟

في الأساس ، للتواصل مع بعضنا البعض وإرسال الرسائل واستقبال الكلمات ؛ تستخدم هذه البكتيريا إشارات كهربائية. عند فحصها بالمجهر ، وجد الباحثون أجسامهم وأنواع أجسامهم. ووجدوا أن هذه الأنواع الأصغر تحتوي بشكل طبيعي على إلكترونات في أجسامها ولا يتعلق الأمر ببعض التطور عبر السنين. علاوة على ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالنظر إلى أجسامهم ، هناك خيوط خاصة عليهم تعمل مثل الهوائيات لتمرير الإلكترونات. وهذا يعني أن البكتيريا تستخدم هذه الخيوط الطويلة من أجسامها لتمرير الإلكترونات أو الإشارات الكهربائية أو الكلمات إلى الأعضاء الآخرين من نوعها. ومع ذلك ، فإننا نحن البشر نراها طريقة لتمرير الطاقة الكهربائية.

كيف أدى اكتشاف الميكروبات النشطة كهربائيًا إلى تغيير صناعة التكنولوجيا الحيوية؟

1. الدراسة الثانية للباحثين اليابانيين:

وجدت دراسة أجراها باحثون يابانيون أن المصدر الأساسي لتمرير الطاقة هو المعادن الموجودة في التربة. وتستخدم الميكروبات هذه المعادن لتمرير الإلكترونات لمسافات أطول. يستخدمون امتدادات طويلة على أجسادهم تُعرف باسم الأسلاك النانوية لتمرير الرسائل. ومع ذلك ، فإن أنواع Desulfobulbaceae تبدو مستقلة عن استخدام المعادن في التربة. لأن أعضاء هذا النوع المحدد يبدو أنهم مرتبطون جسديًا ببعضهم البعض بشدة ؛ إنهم يصنعون كبلًا كهربائيًا مثاليًا. ثم يتم استخدام هذا الكبل الكهربائي لتمرير الرسائل الإلكترونية وأفكار البقاء على قيد الحياة لمجتمعهم بأكمله. ومن ثم ، في دراسة عام 2019 ، دعم الباحثون اليابانيون أيضًا أنواع Desulfobulbaceae لتكون واحدة من أفضل ناقلات للإلكترونات بين الميكروبات.

تقول العلامة التجارية Boster ذات مرة أيضًا:

"لا تحيا أنواع Desulfobulbaceae نفسها فحسب ، بل تساعد أيضًا البكتيريا الأخرى على البقاء على قيد الحياة من خلال إرسالها للمساعدة في التنفس والغذاء."

وفقًا لارس بيتر نيلسن من قسم العلوم البيولوجية في آرهوس:

"توجد خلايا مغذية وخلايا استنفاد على حد سواء موضوعة على طرفي الاتجاهين المعاكسين. تأخذ الخلايا المغذية الأكسجين من خلايا التنفس المرسلة ، وهذه هي الطريقة التي ينجو بها المجتمع الذي يصنع الكابلات. هذا يعني أن البكتيريا الموجودة في الخيوط تعتمد على بعضها البعض. نظرًا لأنهما مرتبطان بشدة في شكل مادي ، فيمكن تسمية هذا السلك معًا بكائن واحد متعدد الخلايا ".

كما أعطى فكرة أنه باستخدام مجتمع الكابلات بأكمله ، يمكن إحداث تغييرات في صناعة التكنولوجيا الحيوية.

2- الدراسة الأولى لمحمد النجار:

وفقًا لمحمد النجار ، تم العثور على نوع جديد من الميكروبات ينتمي إلى جنس Desulfobulbaceae. يمكن القول بأن هذا النوع هو الأبرز في تمرير الكهرباء. إنه بمثابة ناقل للطاقة الكهربائية للمجتمع. على سبيل المثال ، فهم يخدمون مجتمعهم بنفس الطريقة التي تعمل بها الكابلات الكهربائية لتمرير الكهرباء.

محمد النجاريس متخصص في الفيزياء ويعمل كأستاذ مساعد في جامعة جنوب كاليفورنيا. وهو أيضًا مؤلف مشارك لورقة البحث التي تمت كتابتها من أجل البحث عن الميكروبات النشطة كهربائيًا ودورها في صناعة التكنولوجيا الحيوية. وقال محمد النجاريس ، في بيان صحفي عقده بجامعة كاليفورنيا ، إنه بحسب الباحثين:

"بدت لنا حركة الإلكترونات في الموائل الطبيعية إلى مثل هذه المسافة الشاسعة مستحيلة تقريبًا. ومع ذلك ، يبدو أن هذه الميكروبات النشطة كهربائيًا قد تم إنشاؤها لهذه المهمة. من طرف إلى آخر ، تصطف الخلايا وتصنع خيطًا واحدًا طويلًا. جسديًا ، تبدو هذه الخلايا مضلعة وهذه الأجسام المضلعة تقوم في الواقع بتوجيه وتحمل الإلكترونات. إلى جانب ذلك ، فإن القنوات الأخرى الموجودة في المناطق المحيطة هي أغشية ويمكن الشك في أن لها خصائص عازلة ، مثل أغلفة الخلايا العصبية المايلين ".

قال الباحث إن البكتيريا تستخدم طاقتها الكهربائية للبقاء والتواصل. يمكن أن يكون هذا مفيدًا للغاية في مجال التكنولوجيا الحيوية إذا تعلمنا طرق التحكم فيه وتشكيله.

 قد يعجبك: كيف تغير التقنيات الخضراء المبتكرة مستقبل HVAC.

قيود البحث عن الميكروبات النشطة كهربائيا

من خلال وضع أمور البحث في الاعتبار ، عزز عبد الرحمن محمد ومستشاره في الهندسة الحيوية هالوك بينال مجال البحث وحاولا إيجاد طرق أفضل لالتقاط الميكروبات. وجد محمد وحالوق أن أول بكتيريا على الإطلاق وجدت حول بركة يلوستون قد أتت إلى هنا مع الماء ، ومن ثم باستخدام طرق أفضل ، يمكن التقاط البكتيريا بطريقة أفضل.

إذا تحدثنا عن استخدام الميكروبات في التغيير في صناعات التكنولوجيا الحيوية ، يقول محمد إنه يمكن صنع أجهزة محمولة أفضل وأكثر باستخدام هذه الكابلات من الميكروبات. قال إنه على الرغم من أن لدينا بالفعل أجهزة Potentiostats لضخ الإلكترونات داخل وخارج المختبر. ومع ذلك ، ستصبح هذه الأجهزة الضخمة في الينابيع غير عملية بسبب انخفاض مستويات الكتلة الحيوية.

فيما يلي بعض القيود التي ناقشها:

1. سيلزم جمع أطنان من جالونات الماء من بركة يلوستون الصلبة.
2. يجب أن تكون المعامل بالقرب من حوض يلوستون لأن الميكروبات يجب أن تُستخرج حية وعاملة.
3. كما أن الظروف المعيشية التي تعيش فيها هذه الميكروبات غير معروفة حتى الآن. ومن ثم لا يمكن إنشاؤها في المختبرات.

كيف يمكن للميكروبات النشطة كهربائيا أن تغير صناعة التكنولوجيا الحيوية؟

بعد الحصول على إجابات لهذه الأسئلة وفهم البيئة الحية والمتطلبات البيئية للميكروبات ، سنكون قادرين على جعل هذه البكتيريا تعيش أكثر وأفضل في البيئة المقلدة التي أنشأناها في المختبرات من أجل بقائها على قيد الحياة. ومع ذلك ، لهذا الغرض ، يحتاج المرء إلى التغلب على هذه القيود. يمكن التغلب عليها من خلال إجراء المزيد والمزيد من الأبحاث في هذا المجال. أول شيء نحتاجه في هذا الصدد هو اكتشاف كل الاحتمالات الضرورية التي يمكن لهذه الميكروبات البقاء على قيد الحياة فيها. نحتاج إلى معرفة ما إذا كانت هذه الميكروبات تعيش عن طريق تناول المعادن وأي نوع من المعادن. ما هي عمليتهم الأصلية والفعلية لكسر جزيئات المعادن وتحويلها إلى طعامهم؟

عندما نعرف طرق الحفاظ على هذه الميكروبات حية ، يمكننا استخدام هذه البكتيريا بشكل أفضل في مجال صناعة التكنولوجيا الحيوية. على سبيل المثال:

لن تحتاج الأجهزة مثل Potentiostats أو غيرها من الأجهزة المحمولة الأفضل والأكثر نقالة إلى مصدر منفصل للطاقة لتعمل. بدلاً من ذلك ، يمكنهم أخذ الطاقة من البكتيريا النشطة كهربائيًا للعمل. من خلال القيام بذلك ، يمكن تقليل تكلفة البحث. كيف؟ حسنًا ، أنت تعلم أن البكتيريا يتم إنشاؤها أو بناؤها لتمرير الإلكترونات ؛ سيستمرون في فعل ذلك من أجل بقائهم على قيد الحياة. وبالتالي ، فإن الطاقة المنتجة من خلال مرور هذه الإلكترونات ستساعد Potentiostats والأجهزة الأخرى من هذا النوع على العمل. أنت تنفق صفر تكلفة على الطاقة.

 قد يعجبك أيضًا: كيف يمكن أن تبدو التكنولوجيا في عام 2050.

الكلمات الأخيرة

علاوة على ذلك ، سنكون قادرين على استخدام المزيد من التكنولوجيا في مجال صناعة التكنولوجيا الحيوية باستخدام الميكروبات النشطة كهربيًا. على سبيل المثال:

عندما يتعلق الأمر بالبحث في البيوسفير في الأدغال العميقة ، فإننا لا نزال غير قادرين على إجراء البحوث بسبب نقص الطاقة. لا يمكننا توفير مولدات أكبر وأجهزة أخرى من هذا القبيل في بيئات الغابة العميقة. لأنه أولاً يزعج الموائل وثانيًا الطاقة التي ينتجونها محدودة. ومع ذلك ، إذا تمكنا من استخدام الطاقة الإلكترونية التي تنتجها الميكروبات النشطة كهربائيًا ، فيمكننا إجراء الأبحاث دون إزعاج النباتات والحيوانات.

لذلك ، هناك حاجة إلى المزيد والمزيد من الأبحاث في هذا الصدد.