مهار باکتری تولیدکننده برق برای تصفیه آب

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از Newslet، باکتری Shewanella oneidensis نوعی باکتری دوستدار فلزات سنگین است و مزه آهن، سرب و جیوه می‌دهد. محققان بر این باورند که این باکتری برای تصفیه آب از این آلاینده‌ها مفید است و با هضم آنها برق تولید می‌کند.

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا به تازگی این باکتری را تغییر و قابلیت‌های تولید انرژی را در آن افزایش داده‌اند به طوری که تبدیل به روش جدیدی برای تصفیه فاضلاب گیاهان می‌شود که نیروی خود را تولید می‌کند.

محققان اولین بار این باکتری را در سال 1988 از دریاچه «اونیدا»، در نیویورک جدا کردند. این باکتری حاوی پروتئین‌هایی در غشای سلولی خود است که الکترون‌ها را هدایت می‌کنند و برای تنفس سلولی نقش مؤثری ایفا می‌کنند.

محققان برای مهار بهتر توانایی سلول‌های باکتریایی به منظور تولید انرژی در قالب سوخت و ساز آنها، یک مولکول مصنوعی موسوم به + DSFOرا تولید کردند که به دلیل دارا بودن آهن این غشاهای سلولی را تغییر می‌دهد و قادر است همچنان الکترون‌ها را هدایت کند.

پژوهشگران با آزمایش دو باکتری جهش‌یافته Shewanella موفق به کشف + DSFO شدند که نه تنها به طور کامل جایگزین پروتئین‌های رسانای طبیعی می‌شود، بلکه وظیفه خود را با بازدهی بالاتری انجام می‌دهد و نیرویی را که این میکروب تولید کرده است، تقویت می‌کند.

مولکول جایگزین این پروتئین که محققان آن را تولید کردند، غشای سلولی را تغییر می‌دهد بنابراین تنفس سلولی را با رساندن الکترون به سطح غشاء تسهیل می‌کند. این یک حقه تولید نیروست که فرصت بررسی رفتار گونه‌های میکروبی را به شکلی متفاوت نسبت به قبل فراهم می‌آورد.

دانشمندان در حالت عادی این تغییرات را با تغییر ژنتیکی یک اورگانیسم ایجاد می‌کنند اما این کار فرآیند پیچیده‌ای دارد و با وجود تمام نوارهای قرمزی که طراحی شده‌اند تا میکروب‌های مهندسی‌شده را در طبیعت از میکروب‌های فرار جدا کنند، به کار بردن این شیوه در موقعیت طبیعی جهان دشوار است.

محققان میکروب Shewanella را به لحاظ شیمیایی تغییر داده‌اند و اثرات آن موقتی است: به طوری که هر بار که این باکتری چند برابر می‌شود، مولکول + DSFOرقیق می‌شود و در نهایت به حالت اصلی خود برمی‌گردد.

علاوه بر اینکه تولید انرژی در این مولکول بازدهی بیشتری دارد، مولکول + DSFOبین برق تولیدشده و سیستم‌های دست‌ساز که آن را مهار می‌کند، نقش آداپتور برق را ایفا می‌کند. در حالت عادی، باکتری‌هایی مانند Shewanella نمی‌توانند به لحاظ الکتریکی با الکترود ارتباط برقرار کنند اما این مولکول مصنوعی می‌تواند این امکان را فراهم کند. در نهایت، این میکروب‌ها، نه تنها قادرند آلاینده‌های موجود در فاضلاب را تجزیه کنند، بلکه در این فرآیند، الکتریسیته لازم را برای جبران برخی هزینه‌های تصفیه فاضلاب نیز تولید می‌کند.

محققان امیدوارند که از این باکتری جدید برای مطالعه فرآیندهای درونی گونه‌ها استفاده کنند که منجر به پیشرفت‌های مختلف و برنامه‌های کاربردی می‌شود.

مترجم: ندا اظهری