بدون دانستن حق شماست ، بیشتر بدانید
اشریشیا کُلی
(Escherichia coli) یا به اختصار ای.کلی (E.coli) نوعی باکتری گرم منفی
ساکن روده انسان است. اغلب گونه‌های این‌باکتری بی‌ضرر بوده و گزینه اصلی
تحقیقات آزمایشگاهی به شمار می‌آید. ای.کلی برای رشد از گلوکز و در نبود آن
از لاکتوز (قند شیر) تغذیه می‌کند. پژوهشگران به‌تازگی سویه آزمایشگاهی
این باکتری را تولید‌کرده‌اند که به جای قند از دی‌اکسیدکربن برای تامین
انرژی استفاده می‌کند.
دانشمندان می‌گویند این‌دستاورد که سازوکار درونی
یکی از مهم‌ترین موجودات زنده را تغییر می‌دهد، نقطه عطفی در علم است و در
آینده می‌توان از آن برای تولید سوخت یا محصولات غذایی استفاده کرد. ضمن
آن‌که این محصولات در مقایسه با روش‌های مرسوم تولید گازهای گلخانه‌ای
کمتری دارند و حتی قادر به جذب آن خواهند بود. نتایج این پژوهش به تازگی
در مجله سل (به معنی سلول) منتشر شده است.
گیاهان و سیانوباکترهای
فتوسنتزی (میکروب‌های آبزی که اکسیژن تولید می‌کنند) از انرژی ناشی از نور
برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به کربن استفاده می‌کنند. کربن عنصری است که در
واحدهای ساختاری حیات مثل دی‌ان‌ای و پروتئین وجود دارد. اصلاح و مهندسی
ژنتیکی این درشت‌مولکول‌ها کار آسانی نیست. در مقابل، مهندسی‌کردن باکتری
ای.کلی نسبتا آسان است. این‌باکتری رشد سریعی دارد و می‌توان تغییرات آن را
به سرعت آزمود و به حالت بهینه ژنتیکی رساند.
در ده سال گذشته ران
میلو، زیست‌شناس سامانه‌های زیستی به همراه تیمش در مؤسسه علوم وایزمن برای
بررسی و تغییر رژیم غذایی این‌باکتری تلاش کرده‌اند. آنها سال ۱۳۹۵
موفق‌شدند به سویه‌ای از ای.کلی دست‌یابند که مصرف دی‌اکسیدکربن تنها بخش
کوچکی از رژیم غذایی آن بود. این‌‌دانشمندان در آخرین طرح تحقیقاتی‌خود به
گونه‌ای از ای.کلی دست یافتند که تمام کربن خود را از دی‌اکسیدکربن
می‌گیرد. آنها برای این‌کار ابتدا ژنی را وارد باکتری کردند که کدکننده
آنزیمی است که موجودات فتوسنتزکننده را قادر می‌سازد دی‌اکسیدکربن را به
کربن آلی تبدیل کنند. گیاهان و سیانوباکترها انرژی لازم برای این‌تبدیل را
از نور می‌گیرند اما این‌کار برای ای.کلی امکان‌پذیر نیست.
تیم میلو
برای حل این‌مشکل، ژنی را به باکتری افزودند که به آن امکان می‌داد انرژی
مورد نیازش را از مولکول آلی فرمات تامین کند. با این وجود رژیم غذایی این
باکتری از قند به دی‌اکسیدکربن تغییر نکرد. آنها سپس نسل‌های متوالی
ای.کلی اصلاح‌شده را در آزمایشگاه کشت کردند و مرتب با کاستن از غذای
قندی‌شان بر میزان غذایی دی‌اکسیدکربن، ۲۵۰ برابر غلیظ‌تر از دی‌اکسیدکربن
موجود در جو زمین افزودند. به این امید که با تغییر ژنتیکی، این‌باکتری را
با رژیم غذایی جدید سازگار کنند. این تلاش‌ها با گذشت ۲۰۰ روز نتیجه بخشید و
نخستین سلول‌های تغذیه‌کننده کامل از دی‌اکسیدکربن ظاهر شدند.
میلو و
تیمش امیدوارند بتوانند سرعت رشد این باکتری‌ها را افزایش دهند و مصرف
غذایی دی‌اکسیدکربن مورد نیاز برای زندگی‌شان را کم‌کنند. آنها همچنین
می‌کوشند علت تغییر تغذیه‌ای ای.کلی را درک کنند. به نظر می‌رسد تغییر در
۱۱ ژن، علت این توانایی باشد که نیاز به پژوهش بیشتر دارد.
چرچیل کرفلد،
مهندس زیست دانشگاه میشیگان می‌گوید: «این‌کار نقطه عطفی است که قدرت
تلفیق مهندسی و زیست‌شناسی تکاملی برای بهبود فرآیندهای طبیعی را نشان
می‌دهد.»
پیش از این از ای.کلی برای ساخت نمونه‌های مصنوعی مفیدی
مانند انسولین و هورمون رشد انسانی استفاده می‌شد. میلو امیدوار است توسعه
تولیدات باکتری حتی سوخت‌های تجدید‌پذیر و غذا ممکن شود. هرچند چنین
پیشرفت‌هایی به زودی به دست نمی‌آید.
منبع: Nature
