العلماء يكتشفون مصدر طاقة بكتيرية قد يصل عمره إلى 2.5 مليار عام
تاريخ النشر: 23rd, January 2024 GMT
نشر موقع "سايتك ديلي" تقريرا علميا من جامعة كونستانز الألمانية قالت فيه إن القصة تبدأ في نهاية الثمانينات بصفحة من الورق.
في هذه الورقة، قام أحد العلماء بحساب أن تحويل المركب الكيميائي الفوسفيت إلى الفوسفات من شأنه أن يطلق طاقة كافية لإنتاج حامل الطاقة في الخلية - جزيء أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) وبهذه الطريقة، يجب أن يكون من الممكن للكائن الحي الدقيق أن يزود نفسه بالطاقة.
وخلافا لمعظم الكائنات الحية على كوكبنا، فإن هذا الكائن لا يعتمد على إمدادات الطاقة من الضوء أو من تحلل المواد العضوية.
نجح العالم بالفعل في عزل مثل هذه الكائنات الحية الدقيقة عن البيئة. يعتمد استقلاب الطاقة فيها على أكسدة الفوسفيت إلى الفوسفات، تماما كما تنبأت الحسابات.
ولكن كيف تعمل الآلية البيوكيميائية بالضبط؟ لسوء الحظ أن الإنزيم الرئيسي اللازم لفهم الكيمياء الحيوية وراء هذه العملية ظل مخفيا ــ وبالتالي ظل اللغز دون حل لسنوات عديدة. وفي العقود الثلاثة التالية، بقيت الورقة في الدرج، وتم وضع البحث جانبا. ومع ذلك، لم يتمكن العالم من إخراج هذه الفكرة من رأسه.
والعالم هو بيرنهارد شينك، الأستاذ في معهد علم المسطحات المائية الداخلية بجامعة كونستانز. وبعد ثلاثة عقود من قيامه بالحسابات على الورق، أدى اكتشاف غير متوقع إلى إعادة الكرة إلى مسارها مرة أخرى.
ما كان يدور في ذهنه لسنوات عديدة تم العثور عليه أخيرا: من بين جميع الأماكن، في محطة للصرف الصحي في كونستانز، على بعد بضعة كيلومترات فقط من مختبر بيرنهارد شينك. قام تشوكينغ ماو، باحث الدكتوراه في علم الأحياء من كونستانز، بفحص عينة من رواسب الصرف الصحي واكتشف كائنا حيا دقيقا ثانيا يحصل أيضا على طاقته من الفوسفيت. قام علماء الأحياء في كونستانز بقيادة بيرنهارد شينك بوضع هذه البكتيريا في بيئة لا تحتوي إلا على الفوسفيت كمصدر للغذاء. وبالفعل: زاد عدد البكتيريا.
ويقول شينك: "تعيش هذه البكتيريا على أكسدة الفوسفيت، وعلى حد علمنا، تعتمد فقط على هذا التفاعل. إنها تغطي عملية التمثيل الغذائي للطاقة بهذه الطريقة، ويمكنها بناء المادة الخلوية من ثاني أكسيد الكربون في نفس الوقت. هذه البكتيريا هي كائن ذاتي التغذية، مثل النبات. ولكنها لا تحتاج للضوء مثل النبات، إذ تستمد طاقتها من أكسدة الفوسفيت". والمثير للدهشة أنه تبين أن هذه البكتيريا ليست مجرد نوع جديد، ولكنها في الواقع تشكل جنسا جديدا تماما من البكتيريا.
ومنذ تلك اللحظة، حدثت الأمور بسرعة كبيرة. كرست شبكة كاملة من الباحثين في كونستانز أنفسهم لكشف اللغز، بما في ذلك بيرنهارد شينك، ونيكولاي مولر، وديفيد شليهيك، وجنيفر فليمنغ، وأولغا ماينز. لقد أنتجوا مزرعة نقية لهذه السلالة البكتيرية الجديدة، حيث تمكنوا أخيرا من تحديد الإنزيم الرئيسي الذي يؤدي إلى أكسدة الفوسفيت إلى الفوسفات.
يقول ديفيد شليهيك: "جاء الاختراق مع نيكولاي مولر وتجاربه الإنزيمية". نجح نيكولاي مولر في إظهار نشاط الإنزيم بوضوح، وبالتالي كشف الآلية الكيميائية الحيوية وراء الإنزيم الرئيسي. وابتكرت أولغا ماينز وجنيفر فليمنغ نموذجا ثلاثي الأبعاد لبنية الإنزيم ومركز النشاط لفهم مسار التفاعل.
ويوضح نيكولاي مولر مسار التفاعل قائلا: "ما كان مفاجئا للغاية هو أنه أثناء أكسدته، يبدو أن الفوسفيت يقترن مباشرة بالسلائف الحاملة للطاقة AMP، حيث يتم إنشاء حامل الطاقة ADP. وفي تفاعل لاحق، يتم تحويل اثنين من ADPs المتولدة إلى ATP واحد، والذي يعيش عليه الكائن الحي في النهاية".
أخيرا، اجتمعت المعلومات وأصبحت الورقة الأصلية كومة كاملة من الأوراق، مما أدى إلى نشرها في المجلة العلمية PNAS.
إن اكتشاف نوع جديد من استقلاب الطاقة يعد في حد ذاته نجاحا علميا كبيرا. ومع ذلك، يعتقد فريق البحث أن هذا النوع من التمثيل الغذائي ليس جديدا بأي حال من الأحوال، ولكنه قديم جدا، بل ضارب في القدم: يبلغ عمره حوالي 2.5 مليار سنة.
يقول بيرنهارد شينك: "من المفترض أنه في الأيام الأولى من التطور، عندما كانت الأرض تبرد، كان الفوسفور لا يزال موجودا إلى حد كبير في شكل مخفض جزئيا ولم يتأكسد تدريجيا إلا لاحقا. أن عملية التمثيل الغذائي التي اكتشفناها الآن تتلاءم بشكل جيد مع المرحلة المبكرة من تطور الكائنات الحية الدقيقة".
وبالتالي فإن الآلية الكيميائية الحيوية التي تستخدمها البكتيريا في عملية التمثيل الغذائي ليست جديدة، ولكنها على الأرجح محفوظة من العصور البدائية لكوكبنا: عندما بدأت الحياة على كوكبنا وكان على الكائنات الحية الدقيقة الأولى أن تتغذى على مركبات غير عضوية مثل الفوسفيت.
وفإن النتائج العلمية الجديدة توفر أدلة على التطور الكيميائي الحيوي المبكر على كوكبنا. بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر المفتاح لآلية كيميائية حيوية تجعل الحياة ممكنة في أماكن معادية للغاية، وربما حتى على الكواكب الغريبة.
المصدر: عربي21
كلمات دلالية: سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي من هنا وهناك المرأة والأسرة حول العالم حول العالم الطاقة المواد العضوية البكتيريا بكتيريا الطاقة المواد العضوية حول العالم حول العالم حول العالم حول العالم حول العالم حول العالم سياسة من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك من هنا وهناك سياسة اقتصاد رياضة صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة التمثیل الغذائی الکائنات الحیة هذه البکتیریا
إقرأ أيضاً:
شراكات ومشاريع مبتكرة ترسخ ريادة «مصدر» بقطاع الطاقة النظيفة
سيد الحجار (أبوظبي)
ساهمت شركة أبوظبي لطاقة المستقبل «مصدر» منذ تأسيسها في أبريل عام 2006، بدور رائد في النهوض بقطاع الطاقة النظيفة، ودعم تحقيق رؤية الإمارات لترسيخ مكانتها كدولة رائدة عالمياً في مجال الاستدامة والعمل المناخي.
وبمناسبة الذكرى التاسعة عشرة لتأسيس الشركة، أوضحت «مصدر» التزامها بالعمل على دفع عجلة نمو قطاع الطاقة النظيفة، حيث تطور مشروعات ولديها شراكات استثمارية في أكثر من 40 دولة، موزعة في 6 قارات، مع تطلعات لتعزيز القدرة الإنتاجية لمحفظة مشاريعها في قطاع الطاقة المتجددة لتصل إلى 100 جيجاواط بحلول عام 2030، وأن تصبح منتجاً رائداً للهدروجين الأخضر.
قال محمد جميل الرمحي، الرئيس التنفيذي لشركة «مصدر» لـ «الاتحاد»: حققت الشركة إنجازات بارزة على مدار الـ 19 عامًا الماضية، ورسّخت مكانتها الرائدة في مجال الطاقة النظيفة على مستوى المنطقة والعالم من خلال تطوير محطات مبتكرة وعقد شراكات استراتيجية مهمة والاستحواذ على مشاريع نوعية ذات جدوى تجارية تسهم بشكل فاعل في تعزيز مزيج الطاقة ودعم التنمية الاقتصادية والاجتماعية المستدامة.
وأشار الرمحي إلى أن «مصدر» تعمل على تحقيق نقلة نوعية في قطاع الطاقة من خلال الاستثمار في حلول ومشاريع الطاقة المتجددة التي تدعم الأهداف الرامية لمضاعفة القدرة العالمية للطاقة المتجددة ثلاث مرات.
وبفضل دعم القيادة، باتت «مصدر» اليوم واحدة من أكبر شركات الطاقة النظيفة في العالم، ومن خلال الاستفادة من مهارات وخبرات شركائها، وتحت إشراف معالي الدكتور سلطان أحمد الجابر، رئيس مجلس الإدارة وإدارة محمد جميل الرمحي، الرئيس التنفيذي للشركة، ستواصل «مصدر» ريادتها وجهودها الاستثنائية في قطاع الطاقة المتجددة، وتسريع وتيرة تسليم المشاريع العالمية، والمساهمة في تلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة النظيفة.
القدرة الإنتاجية
وأعلنت «مصدر» عن تحقيق زيادة كبيرة في إجمالي القدرة الإنتاجية لمحفظة مشاريعها بنسبة بلغت 150% لترتفع من 20 جيجاواط في عام 2022 إلى 51 جيجاواط مع نهاية عام 2024. ويسهم هذا الإنجاز البارز في ترسيخ ريادة «مصدر» في قطاع الطاقة النظيفة العالمي، كما يمثل خطوة مهمة نحو تحقيق هدف الشركة بالوصول إلى طاقة إنتاجية تعادل 100 جيجاواط بحلول عام 2030.
وكان إجمالي القدرة الإنتاجية لمشروعات «مصدر» قيد التشغيل أو التطوير قد ارتفع من 20 إلى 51 جيجاواط بين عامي 2022 ونهاية 2024. في حين ارتفعت القدرة الإنتاجية لمحفظة مشروعات «مصدر»، التي تشمل المشاريع قيد الإنشاء والمخطط لتطويرها، خلال 12 شهراً من 16.5 إلى 32.6 جيجاواط مع نهاية عام 2024.
وفي عام 2024 ، استثمرت «مصدر» قرابة 8 مليارات دولار في صفقات استحواذ، وجمعت تمويلاً بقيمة تزيد على 4.5 مليار دولار لمشروعات في تسع دول، ما أضاف قدرة إنتاجية جديدة تتجاوز 6.5 جيجاواط. وتعكس هذه الإنجازات التزام «مصدر» بتوسيع محفظتها للطاقة المتجددة والإسهام بشكل فاعل في دعم الجهود العالمية لتحقيق نقلة نوعية في نظم الطاقة.
وعملت «مصدر» على توسيع نطاق محفظة مشاريعها وزيادة قدرتها الإنتاجية من خلال تنفيذ صفقات استحواذ دولية.
كما أعلنت «مصدر» عن الإغلاق المالي لستة مشروعات. وطرحت الشركة إصدارها الثاني من السندات الخضراء، حيث جمعت مليار دولار مع زيادة في الإقبال على الاكتتاب بـ 4.6 أضعاف، مما يؤكد ثقة المستثمرين في رؤية «مصدر» وأدائها. وجاء ذلك بعد أن قامت وكالة «فيتش» برفع التصنيف الائتماني لشركة «مصدر» إلى (AA-) من (A+)، مما يؤكد الثقة في الوضع المالي للشركة.
أكبر مشروع
مع مطلع العام الجاري وخلال أسبوع أبوظبي للاستدامة تم الإعلان عن إطلاق أكبر وأول مشروع من نوعه على مستوى العالم يجمع بين الطاقة الشمسية وبطاريات تخزين الطاقة في أبوظبي.
ويمثل هذا المشروع خطوة مهمة تسهم في تحقيق نقلة نوعية في نظم الطاقة، حيث سيوفر الطاقة المتجددة على مدار الساعة، بما يكرّس ريادة دولة الإمارات عالمياً في نشر حلول الطاقة المتجددة، ويسهم في توفير حوالي 1 جيجاواط يومياً من الحمل الأساسي من الطاقة المتجددة، ليشكل هذا المشروع أكبر محطة للطاقة الشمسية مزودة بنظم بطاريات لتخزين الطاقة على مستوى العالم.
ويقع هذا المشروع في أبوظبي، ويضمّ محطة للطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 5.2 جيجاواط (تيار مستمر)، بالإضافة إلى أنظمة بطاريات لتخزين الطاقة بقدرة 19 جيجاواط/ ساعة، ليرسي بذلك معياراً عالمياً جديداً في ابتكارات الطاقة النظيفة.
وسوف تسهم مُنشأة تخزين الطاقة بسعة 19 جيجاواط/ ساعة، الأكبر من نوعها في العالم، في تحقيق التكامل السلس للطاقة الشمسية في الشبكة، على نحو يضمن توفير الإمداد على مدار الساعة.