"كيف تساعد البكتيريا في تحويل البلاستيك إلى كربون"

كشفت دراسة حديثة نُشرت في مجلة Environmental Science & Technology عن قدرة بكتيريا Comamonas على تحلل البلاستيك بفعالية، حيث تقوم بتفكيكه إلى جزيئات نانوية ثم تستخدم إنزيمات خاصة لتحليله إلى وحدات كربونية بسيطة. وأوضحت الباحثة الرئيسية، لودميلا أريستيلدي، أن هذا الاكتشاف قد يُحدث نقلة نوعية في تطوير تقنيات بيئية للتخلص من النفايات البلاستيكية بشكل مستدام.

ركزت الدراسة بشكل خاص على مادة البولي إيثيلين تيرفثالات (PET)، التي تُعتبر من أكثر أنواع البلاستيك مقاومة للتحلل وتمثل 12% من إجمالي استخدام البلاستيك عالميًا. تشير النتائج إلى أهمية فهم كيفية تفاعل هذه المادة مع الميكروبات في مياه الصرف الصحي، مما سيساعد في تحسين استراتيجيات معالجة التلوث البلاستيكي بشكل أكثر كفاءة وفعالية.

دراسة جديدة تكشف قدرة البكتيريا على تحلل البلاستيك

لاحظ الباحثون منذ فترة طويلة أن بكتيريا Comamonadacae تنمو على البلاستيك المتناثر في الأنهار الحضرية وأنظمة مياه الصرف الصحي. ومع ذلك، لم يكن واضحًا كيف تتفاعل هذه البكتيريا مع البلاستيك. الآن، تمكن فريق بحثي من جامعة نورث وسترن من اكتشاف آلية تفكيك بكتيريا Comamonas للبلاستيك وكيفية استخدامها كمصدر غذائي.

آلية التحلل بواسطة البكتيريا

وجد الباحثون أن بكتيريا Comamonas تبدأ بتكسير البلاستيك إلى قطع صغيرة تُعرف بـ”النانو بلاستيك”. بعد ذلك، تفرز هذه البكتيريا إنزيماً متخصصًا يكسر البلاستيك بشكل أعمق، مما يؤدي إلى تحويله إلى وحدات كربونية بسيطة تُستخدم كغذاء للبكتيريا.

أهمية الدراسة

نُشرت هذه الدراسة في 3 أكتوبر في مجلة Environmental Science & Technology، وتسلط الضوء على إمكانية استغلال هذه البكتيريا في تطوير حلول بيئية مبتكرة للمساعدة في تنظيف النفايات البلاستيكية المستعصية، التي تُعتبر من الملوثات الرئيسية لمياه الشرب وتُهدد الحياة البرية. من خلال فهم آلية تحلل البلاستيك بواسطة Comamonas، يمكن فتح آفاق جديدة لمكافحة التلوث البلاستيكي بطرق أكثر فعالية.

تفاصيل الدراسة

تقول لودميلا أريستيلدي، الباحثة الرئيسية من جامعة نورث وسترن: “لقد أظهرنا بشكل منهجي ولأول مرة أن بكتيريا مياه الصرف الصحي تستطيع تفكيك البلاستيك واستخدامه كمصدر للكربون”. وتضيف: “هذا الإنجاز يفتح الأبواب أمام تحسين استخدام هذا الإنزيم لتطوير حلول بيئية فعالة للتخلص من البلاستيك في البيئة”.

أهمية البكتيريا في تحلل البلاستيك

استندت هذه الدراسة إلى أبحاث سابقة تناولت كيفية استقلاب بكتيريا Comamonas testosteroni للكربون البسيط الناتج عن النباتات والبلاستيك المتحلل. في هذه الدراسة، ركز الفريق على قدرة هذه البكتيريا على تحلل البولي إيثيلين تيرفثالات (PET)، وهو نوع من البلاستيك الشائع الاستخدام في تغليف الطعام وزجاجات المشروبات، ويُعتبر من أكثر الملوثات صعوبة في التحلل.

توضح أريستيلدي: “البلاستيك PET يمثل حوالي 12% من إجمالي استخدام البلاستيك عالميًا، ويشكل ما يصل إلى 50% من الميكروبلاستيك في مياه الصرف الصحي”.

تُبرز هذه النتائج أهمية البحث في البكتيريا كحلول محتملة لمشكلة النفايات البلاستيكية المتزايدة، مما يشير إلى إمكانية تطوير استراتيجيات بيئية فعالة تعتمد على الكائنات الحية الدقيقة لتحقيق توازن أفضل في النظم البيئية.

استخدام الأساليب النظرية والتجريبية

لفهم كيفية تفاعل C. testosteroni مع البلاستيك، استخدم الباحثون مجموعة متنوعة من الأساليب، بما في ذلك:

1. عزل البكتيريا: تم عزل بكتيريا من مياه الصرف وزرعها على أفلام وكريات من البولي إيثيلين تيرفثالات (PET).
 

2. المراقبة الميكروسكوبية: استخدم الباحثون المجهر لمراقبة التغيرات التي تطرأ على سطح البلاستيك بمرور الوقت.

3. تحليل المياه المحيطة: أُجري تحليل للمياه المحيطة بالبكتيريا للكشف عن تفكك البلاستيك إلى قطع بحجم النانو.

أظهرت النتائج أن البكتيريا تمتلك قدرة طبيعية على تحلل البلاستيك إلى وحدات صغيرة تُعرف بالمونوميرات، التي يمكن للبكتيريا استخدامها كمصدر للكربون للنمو.

الإنزيم المسؤول عن تكسير البلاستيك

بعد التأكد من قدرة C. testosteroni على تحلل البلاستيك، سعى الفريق لتحديد الإنزيم المسؤول عن هذه العملية. من خلال استخدام تقنيات متقدمة، اكتشفوا إنزيماً يتفاعل مع البلاستيك PET عند تعرض البكتيريا له. ومن خلال تجربة حذف هذا الإنزيم، لاحظ الفريق أن البكتيريا فقدت قدرتها على تحلل البلاستيك تقريبًا، مما أكد على الدور الحيوي لهذا الإنزيم في العملية.

تأثير الاكتشاف على فهم تطور البلاستيك

إلى جانب إمكانيات استخدام البكتيريا في التخلص من النفايات، يُبرز هذا الاكتشاف أهمية فهم كيفية تحول البلاستيك في مياه الصرف. تقول أريستيلدي: “تُعتبر مياه الصرف خزانا كبيرا للميكروبلاستيك والنانوبلاستيك. وغالبًا ما يعتقد الناس أن هذه الجزيئات تدخل محطات المعالجة على هيئة قطع نانوية، لكن دراستنا تُظهر أن النانو بلاستيك يمكن أن يتكون أثناء معالجة مياه الصرف بفضل النشاط الميكروبي.”

أهمية الاكتشاف

يمثل هذا البحث خطوة هامة نحو تطوير تقنيات تعتمد على البكتيريا للمساعدة في إزالة النفايات البلاستيكية المعقدة. كما يسهم في فهم كيفية تغير البلاستيك عبر دورة حياته في البيئة، مما يساعد في تحسين استراتيجيات المعالجة وتقليل التلوث. من خلال هذه المعرفة، يمكن للعلماء والممارسين تطوير حلول فعالة لمواجهة أزمة التلوث البلاستيكي وتحقيق بيئة أكثر استدامة.