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:
خبيرة طاقة تحذر من ترديد أمثال شعبية: "تجلب الفقر" (فيديو)
تحدثت خبيرة الطاقة سونيا الحبال عن الأمثال الشعبية السلبية، التي تتسبب في طاقة فقر.
قالت خبيرة الطاقة سونيا الحبال في لقائها مع الإعلامية دينا رامز والإعلامية أية شعيب، ببرنامج أنا وهو وهي، المذاع على قناة صدى البلد: «مثل مد لحافك على قد رجليك يعطي طاقة عدم طموح وطاقة فقر».
خبيرة طاقة تكشف مفاجأة عن مغزى ظهور النحل بالمنازل.. وتحذر: البق يجلب الفقر الطلاق أو الخلع.. خبيرة طاقة تحذر الأزواج من السير بدون أحذية في المنزلوتابعت: «الفقر ليس له سبب الشخص هو الذي يصنف نفسه في الكون أنه فقيرًا، ومن الأمثال السلبية أيضًا الباب اللي يجيلك منه الريح سده واستريح به طاقة سلبية عالية جدًا».
واستكملت خبيرة الطاقة: «ليه الهروب يجب عليك المواجهة حتى تكون شخص قوي، أما مثل من خرج من داره اتقل مقداره غير دقيق فالشخص يخرج من داره يسعى ويجتهد فهذا المثل دعوة للانكماش وعدم تطوير الذات».
واختتمت سونيا الحبال خبيرة الطاقة: «هناك مثل يبعدك عن الغنى وهو لو كان لك حاجة عند الكلب قوله يا سيدي، هنا تقلل من نفسك وطاقتك والمال لن يأتي لك، ومثل ضل راجل ولا ضل حيطة أوقات الحيطة تكون أمان أكثر ومن تقول هذا المثل تريد أن تعتمد على رجل من أجل المال وستظل طول عمرها تفتقر الأمان المادي».
مثل شعبي يقطع علاقاتك بالناس
وكشفت خبيرة الطاقة سونيا الحبال تأثير طاقة الكلمة على الأشخاص، والأمثال الشعبية، كما حذرت من مثل يقطع الصلة بين الناس.
وتابعت: «هناك أمثال تقطع الصلة بين الناس مثل صباح الخير يا جاري أنت في حالك وأنا في حالي».
وأضافت: «الشخص اللي يقطع صلته مع الجيران بطبعه يقطع الصلة مع الجميع، بالإضافة إلى مثل ربي يا خايبة للغايبة هذا المثل يتسبب في تغير النفوس بين الناس وخاصةً الحماة وزوجة الابن».
واختتمت سونيا الحبال خبيرة الطاقة حديثها: «ومثل يا مخلفة البنات يا شايلة الهم للممات، هذا المثل يقلل من همة البنات، واكسر للبنت ضلع يطلعلها 24 يقلل من حقوق البنات».