نوعی از باکتری اشریشیا کُلی، که دستکاری ژنتیکی شده است، مانند گیاهان دی اکسید کربن مصرف می‌کند

دانشمندان ادعا می‌کنند در یک نوع باکتری، که در حالت عادی از قند تغذیه می‌کند، تغییرات ژنتیکی ایجاد کرده‌اند تا از دی‌اکسید کربن تغذیه کند و این می‌تواند به مهار این گاز و استفاده از آن در تولید غذا و سوخت پایدار کمک کند.

محققان در اسرائیل پس از چند ماه تلاش توانستند از طریق دستکاری ژنتیکی، نوعی از باکتری اشریشیا کُلی ایجاد کنند که برای تأمین انرژی خود، به جای ترکیبات آلی، دی اکسید کربن مصرف می‌کند.

این تیم با استفاده از فرآیندی به اسم «موتابیلیک ری‌وایرینگ» توانستند شیوه تغذیه باکتری اشریشیا کُلی را تغییر دهند تا همانند گیاهان دی اکسید کربن مصرف کند.

در این فرآیند ژن‌هایی اضافه شده‌اند که دی اکسید کربن را می‌سوزانند و ژن‌هایی که معمولا ترکیبات قندی را فرآوری می‌کنند برداشته شده‌اند.

شموئل گلایزر، دانشجوی فوق دکترا در مؤسسه علوم وایزمن و مجری اصلی این تحقیق، می‌گوید:«از دیدگاه علمی، ما اساسا می‌خواستیم بدانیم که آیا چنین تغییر عمده‌ای در تغذیه باکتری - یعنی مصرف دی اکسید کربن به جای قند برای ساخت همه زیست‌توده آن - ممکن است. پس از آزمایش امکان‌پذیری این تغییر در آزمایشگاه، باید بررسی می‌کردیم که تا چه حد لازم است نقشه دی‌ان‌ای این باکتری را تغییر و تطبیق دهیم.»

این تیم می‌گوید نتایج به دست آمده گام بزرگی در زیست‌شناسی مصنوعی است و انعطاف‌پذیری چشمگیر موجود در سوخت‌وساز باکتری‌ها را نشان می‌دهد و این می‌تواند چارچوبی برای تولید بیولوژیکی کربن‌خنثی را در آینده فراهم کند.

رون مایلو، مؤلف ارشد این تحقیق و متخصص زیست‌شناسی دستگاه‌ها در مؤسسه علمی وایزمن، می‌گوید:«هدف اصلی ما این بود که یک بستر علمی آسان و بی‌دردسر ایجاد کنیم که فرآیند تثبیت دی اکسید کربن را بهبود ببخشد و به ما در رویارویی با چالش‌های مربوط به تولید پایدار غذا و سوخت و گرمایش جهانیِ ناشی از انتشار دی اکسید کربن کمک کند. تبدیل منبع کربن باکتری اشریشیا کلی از کربن آلی به دی اکسید کربن، که با استفاده از فناوری زیستی انجام می‌شود، گام بزرگی در راستای ایجاد این بستر است.»

به گفته دکتر گلایزر این فرآیند کاملا جدید است و قبلا هرگز انجام نشده است. او می‌گوید:«این تحقیق برای اولین بار چگونگی تغییر موفقیت‌آمیز روش رشد یک باکتری را نشان می‌دهد. این که به یک باکتری روده آموزش بدهیم کارهایی را انجام دهد که معمولا گیاهان انجام می‌دهند واقعا بعید به نظر می‌رسید. وقتی که این فرآیند تکاملی را شروع کردیم، اصلا نمی‌دانستیم شانس موفقیت‌مان چقدر است، و هیچ تحقیق یا نوشته‌ای در این زمینه وجود نداشت که به ما کمک کند یا نشان دهد که این تغییر غیرعادی امکان‌پذیر است. با وجود این، وقتی در پایان دیدیم فقط چند دستکاری ژنتیکی کوچک برای ایجاد این تغییر لازم است، شگفت‌زده شدیم.»

مؤلفان این تحقیق می‌گویند یکی از محدودیت‌های بزرگ این است که در حال حاضر میزان دی اکسید کربنی که باکتری‌ها آزاد می‌کنند بیش از میزانی است که از طریق فرآیند تثبیت کربن مصرف می‌شود.

محققان می‌گویند گام بعدی آنها برای حل مشکل انتشار گاز دی اکسید کربن، این است که بر روی تأمین انرژی از طریق برق تجدیدپذیر تمرکز کنند، و دانش خود را درباره شرایطی که باکتری در آن بهتر رشد می‌کند افزایش دهند.

پروفسور مایلو می‌گوید:«این کار بزرگ ثابت کرد ما می‌توانیم از باکتری‌های مهندسی شده استفاده کنیم تا از چیزهایی که از دید ما ضایعات و پسماند است، سوخت، غذا و دیگر ترکیبات مورد علاقه خود بسازیم. این همچنین می تواند به عنوان بستری برای درک بهتر و بهبود ماشین‌های مولکولی که پایه و اساس تولید مواد غذایی برای انسان هستند عمل کند و در نتیجه در آینده به ما کمک کند تا بازدهی کشاورزی را افزایش دهیم.»

این تحقیق در مجله علمی «سل» منتشر شده است.