کشف میکروب شگفت انگیزی که کربن را به انرژی تبدیل می کند!

دانشمندان اخیراً نوعی میکروب را شناسایی کرده اند که به طور قابل توجهی دی اکسید کربن را به مواد شیمیایی غنی از انرژی تبدیل می کند. این فرآیند، که از یک مسیر متابولیک کاملاً جدید استفاده می کند، نه تنها بینشی منحصر به فرد از مکانیسم های اساسی زندگی ارائه می دهد، بلکه می تواند کاربردهای بیوتکنولوژیکی بسیار امیدوارکننده ای نیز داشته باشد.

این میکروب منحصر به فرد در چشمه های عمیق در شمال کالیفرنیا کشف شد و به نظر می رسد روش های تثبیت کربن آن بسیار شبیه به فرآیندهای انرژی اولیه در زمین است. یافته های این تحقیق می تواند به توسعه محصولات میکروبی و همچنین تولید سوخت های زیستی کمک کند. با ما در DJ باشید.

کشف یک میکروب منحصر به فرد

گروهی از محققان موسسه RIKEN ژاپن این میکروب را کشف کردند. این ارگانیسم می تواند کلیدهایی برای درک چگونگی پیدایش حیات در زمین و حتی امکان وجود حیات در سیارات دیگر ارائه دهد. این میکروب که در محیطی بسیار قلیایی و فقیر از مواد مغذی زندگی می کند، نه تنها با تبدیل دی اکسید کربن به مولکول های آلی انرژی تولید می کند، بلکه از یک مسیر متابولیک کاملاً جدید نیز استفاده می کند.

دکتر شینو سوزوکی، زیست شناس میکروبی و نویسنده اصلی این مطالعه می گوید: «این کشف بسیار غیرعادی است. او و تیمش کشف کردند که این نوع تثبیت کربن ممکن است یکی از ابتدایی ترین فرآیندهای انرژی در زندگی اولیه روی زمین باشد.

زندگی در دنیایی ناشناخته

این میکروب نوعی آرکئون است. موجودات تک سلولی که با باکتری ها و یوکاریوت ها تفاوت دارند. زیستگاه این میکروب منطقه ای به نام The Cedars است که در حدود 150 کیلومتری شمال پل گلدن گیت در سانفرانسیسکو قرار دارد. این منطقه اغلب به دلیل ترکیبات معدنی عجیب و غریبش که در اثر واکنش سنگ های زیرزمینی با آب به وجود می آید، شناخته می شود. این واکنش ها آب های غنی از کلسیم، هیدروژن و گاز متان تولید می کنند، اما این آب ها فاقد بسیاری از عناصر لازم برای حیات هستند.

دکتر سوزوکی و همکارانش حدود 15 سال پیش با استفاده از روش های پیشرفته توالی یابی ژنتیکی میکروب ها را در این محیط شناسایی کردند و انواع مختلفی از باکتری ها و آرکئون ها را پیدا کردند که هر کدام دارای ویژگی های ژنومی و متابولیکی خاصی بودند. برخی از این میکروب ها از هیدروژن تغذیه می کردند و برخی دیگر مواد معدنی محلول در آب مصرف می کردند. اما یکی از شگفت انگیزترین آنها میکروبی به نام Met12 بود.

تجزیه و تحلیل ژنتیکی و سازگاری متابولیک.

میکروب Met12 که در اعماق آب های زیرزمینی Cedars به ​​وفور یافت می شود، از نظر ژنتیکی شبیه به گروهی از آرکئون های بی هوازی است که معمولاً متان تولید می کنند. با این حال، Met12 فاقد ژن های لازم برای تولید متان است.

در عوض، این میکروب از یک مسیر متابولیک جایگزین استفاده می کند که در آن دی اکسید کربن به یک مولکول آلی به نام استات تبدیل می شود، بدون اینکه متان آزاد شود. آنچه قابل توجه است این است که یک ژن منحصر به فرد به نام MmcX این فرآیند را تسهیل می کند.

این ژن توانایی میکروب را برای جذب الکترون افزایش می‌دهد و به زنده ماندن آن در محیط‌های متخاصم مانند Cedars کمک می‌کند. دکتر سوزوکی می گوید:

این کشف سازگاری زندگی با شرایط سخت را نشان می دهد و ممکن است بازتابی از چگونگی شکل گیری حیات بدوی یا حتی حیات فرازمینی باشد.

کاربردهای بیوتکنولوژیکی و افق های جدید

هنگامی که تیم سوزوکی برای اولین بار وجود Met12 را کشف کرد، نسبت به یافته های خود تردید داشتند. زیرا شناسایی این موجود تنها با یک توالی ژنتیکی امکان پذیر بود و رشد آن در آزمایشگاه بسیار دشوار بود. بنابراین، آنها از زیست شناسی مصنوعی استفاده کردند و ژن MmcX را به یک باکتری مهندسی شده که فاقد فعالیت انتقال الکترون بود، منتقل کردند. این تغییر توانایی جذب الکترون در آن باکتری را افزایش داد.

این فناوری می تواند بهره وری میکروب های مهندسی شده ای را که برای تولید سوخت های زیستی و مواد شیمیایی استفاده می شوند، بهبود بخشد. این تیم تحقیقاتی حتی یک پتنت برای این فناوری به ثبت رسانده است.

آینده تحقیقات و اکتشافات جدید.

دکتر سوزوکی و همکارانش اکنون به دنبال اکستروموفیل ها در مکان های دیگر هستند، مانند چشمه های آب گرم هاکوبا هاپو در کوه های آلپ ژاپن و آتشفشان های زیر آب در گودال ماریانا. او معتقد است که ژن های شگفت انگیز دیگری نیز وجود دارند که هنوز کشف نشده اند.

به گفته سوزوکی:

ما تازه در ابتدای کشف حیات در شرایطی هستیم که تصور می شد امکان پذیر نیست.