باکتری‌هایی که به کارخانه تولید پلاستیک زیستی تبدیل می‌شوند

به گزارش سینا به نقل از میراژ نیوز، در جهانی که با پلاستیک‌های ساخته‌شده از نفت پوشیده شده است، دانشمندان به دنبال جایگزین‌های پایدارتر، زیست‌تخریب‌پذیرتر و کمتر سمی هستند.

دو پژوهش جدید که توسط زیست‌شناسان «دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس»(WashU) انجام شده‌اند، یک منبع بالقوه را از مواد تغییردهنده بازی برجسته می‌کنند. این منبع، باکتری‌های بنفش هستند که می‌توانند مانند کارخانه‌های میکروسکوپی برای پلاستیک‌های زیستی عمل کنند.

اولین پژوهش که توسط «اریک کانرز»(Eric Conners) فارغ‌التحصیل دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس انجام شد، نشان داد که دو گونه نسبتا مبهم از باکتری‌های بنفش می‌توانند «پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها»(PHAs) را تولید کنند. پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها پلیمرهای طبیعی هستند که می‌توان آنها را برای ساختن پلاستیک خالص‌سازی کرد.

دومین پژوهش که توسط «تاهینا رانایوآریسوآ»(Tahina Ranaivoarisoa) ناظر آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس انجام شد، نشان داد که مهندسی ژنتیک می‌تواند گونه‌ای از باکتری‌های بنفش سرسخت را ترغیب کند تا به طور چشمگیری تولید پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها را افزایش دهند.

کانرز و رانایوآریسوآ در آزمایشگاه «آرپیتا بوز»(Arpita Bose) دانشیار زیست‌شناسی سازمان «هنر و علم»(Arts Sciences) در کالیفرنیا و یکی از پژوهشگران این پروژه‌های جدید کار می‌کنند. بوز گفت: تقاضای جهانی زیادی برای پلاستیک‌های زیستی وجود دارد. آنها را می‌توان بدون افزودن دی‌اکسید کربن به جو و به صورت کاملا زیست‌تخریب‌پذیر تولید کرد. این دو پژوهش، اهمیت اتخاذ رویکردهای متعدد را به منظور یافتن راه‌های جدید برای تولید این ماده ارزشمند نشان می‌دهند.

باکتری‌های بنفش یک گروه خاص از میکروب‌های آبزی هستند که به دلیل سازگاری و توانایی خود در ایجاد ترکیبات سودمند از مواد ساده معروف شده‌اند. آنها مانند گیاهان سبز و برخی باکتری‌های دیگر می‌توانند با استفاده از انرژی خورشید، دی‌اکسید کربن را به غذا تبدیل کنند اما به جای کلروفیل سبز، رنگ‌دانه‌های دیگری را برای جذب نور خورشید به کار می‌برند.

این باکتری‌ها به طور طبیعی پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها و سایر عناصر سازنده پلاستیک‌های زیستی را برای ذخیره کربن اضافی تولید می‌کنند. آنها تحت شرایط مناسب می‌توانند تولید پلیمرها را به طور نامحدود ادامه دهند.

به گفته زیست‌شناسان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، دو گونه کمتر ‌شناخته‌شده از باکتری‌های بنفش در گونه «رودومیکروبیوم»(Rhodomicrobium) تمایل قابل‌توجهی را برای تولید پلیمر نشان دادند؛ به ‌ویژه زمانی که از مقادیر کمی الکتریسیته انرژی گرفتند و با نیتروژن تغذیه شدند.

باکتری‌های رودومیکروبیوم ویژگی‌هایی دارند که آنها را به گزینه‌های مناسبی برای کارخانه‌های طبیعی پلاستیک زیستی تبدیل می‌کند. کانرز گفت: این یک باکتری منحصربه‌فرد است که به نظر می‌رسد با سایر باکتری‌های بنفش بسیار متفاوت باشد.

اگرچه برخی از گونه‌ها به ‌عنوان سلول‌های منفرد در نظر گرفته می‌شوند اما این گونه خاص، شبکه‌های به‌هم‌پیوسته‌ای را تشکیل می‌دهد که به نظر می‌رسد به‌ خوبی برای تولید پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها مجهز باشند.

انواع دیگر باکتری‌ها نیز با کمی کمک می‌توانند پلیمرهای پلاستیک زیستی را تولید کنند. پژوهشگران دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس از مهندسی ژنتیک برای جذب سطوح قابل توجه پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها از گیرنده «TIE-1» در گونه «رودوسودوموناس پالوستریس»(Rhodopseudomonas palustris) استفاده کردند که به خوبی مطالعه شده است و معمولا تمایلی به تولید پلیمرها ندارد. رانایوآریسوآ گفت: TIE-1 یک ارگانیسم عالی برای مطالعه است اما بهترین گزینه برای تولید پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها نیست.

بوز قصد دارد در آینده نزدیک یک نگاه دقیق‌تر را به کیفیت و کاربردهای احتمالی پلیمرهای تولید شده در آزمایشگاه خود داشته باشد. وی افزود: ما امیدواریم که این پلاستیک‌های زیستی بتوانند راه‌حل‌های واقعی را در آینده تولید کنند.

این دو پژوهش در مجله‌های «Microbial Biotechnology» و «Applied and Environmental Microbiology» به چاپ رسید.