علماء يطورون أمعاء دودة اصطناعية لتكسير المواد البلاستيكية
تاريخ النشر: 29th, February 2024 GMT
تشكل المخلفات البلاستيكية عبئا كبيرا على النظم البيئية، لأنها غير قابلة للتحلل، مما يعني أنها تظل باقية، فتتراكم وتشكل على المدى الطويل مشكلة كبيرة للبيئة.
ومن المعروف أن الطرق التقليدية في التخلص من تراكم النفايات البلاستيكية تعتمد على حرق أو طمر النفايات، وهي طرق تساهم في انبعاثات غازات الدفيئة وتلوث التربة.
ولحل مشكلة تراكم النفايات البلاستيكية في النظم البيئية، اتجه العلماء إلى ابتكار أنواع جديدة من البلاستيك قادرة على التحلل بيئيا ولا ينتج عنها مخلفات على المدى الزمني الطويل نسبيا، أو التخلص منها بواسطة استخدام الحشرات والفطريات التي تلتهم البلاستيك أو غيرها من الحلول المستمدة من الطبيعة.
حل من الطبيعةومن تلك الأساليب والطرق التي ابتكرها العلماء في السنوات الأخيرة استخدام الإنزيمات والحشرات التي تأكل البلاستيك، ومنها الفطريات التي تهضم البلاستيك في المستنقعات، أو بعض أنواع اليرقات التي يمكن أن تعيش على المنتجات البلاستيكية. ولكن للاستفادة من هذه الكائنات التي تأكل البلاستيك سيحتاج العلماء إلى أن يكونوا قادرين على تكاثرها بأعداد كبيرة، وهي المشكلة التي ظلت تواجههم.
وبحسب الدراسة التي نشرت نتائجها في دورية ساينس دايركت، فقد تمكن فريق من علماء جامعة نانيانغ التكنولوجية ومركز سنغافورة لهندسة علوم الحياة البيئية في سنغافورة، من ابتكار طريقة جديدة للقضاء على النفايات البلاستيكية مستوحاة من الطبيعة، وتعتمد على استخدام الميكروبات المعوية للديدان لمعالجة النفايات البلاستيكية، وذلك من خلال تطوير "أمعاء دودة" اصطناعية يمكنها تحطيم المواد البلاستيكية دون الحاجة إلى تكاثر الدود على نطاق واسع، كما تؤدي هذه الطريقة إلى تسريع عملية التحلل الحيوي للبلاستيك، وتُقدم حلاً واعداً لمشكلة النفايات البلاستيكية.
ديدان الخنفساء الداكنةوبحسب البيان الصادر من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة، أظهرت دراسات سابقة أن ديدان الخنفساء الداكنة التي تباع عادة غذاء للحيوانات الأليفة والمعروفة باسم "الديدان الخارقة" لقيمتها الغذائية؛ يمكنها البقاء على قيد الحياة على نظام غذائي من البلاستيك، لأن أمعاءها تحتوي على بكتيريا قادرة على تحطيم المواد البلاستيكية الشائعة.
ويضيف البيان أنه رغم هذه الخاصية التي تتميز بها ديدان الخنفساء الذكية، فإن استخدامها في معالجة البلاستيك غير قابل للتطبيق، لأن الديدان تأكل البلاستيك وتحلله ببطء، كما أن تكاثرها بأعداد كبيرة يحتاج إلى الكثير من الصيانة والرعاية.
وللتغلب على هذه المشكلة عزل الفريق العلمي بكتيريا الأمعاء الدودية للقيام بهذه المهمة دون الحاجة إلى تكاثر الديدان على نطاق واسع.
يقول البروفيسور المساعد بجامعة نانيانغ تساو بن: "يمكن للدودة الواحدة من ديدان الخنفساء الذكية أن تستهلك بضعة مليغرامات من البلاستيك خلال حياتها، لذا تخيل عدد الديدان التي ستكون هناك حاجة إليها لو أردنا الاعتماد عليها لمعالجة النفايات البلاستيكية، لهذا لدينا طريقتنا التي تلغي التحلل البطيء للبلاستيك، وكذا الحاجة إلى تكاثر الديدان بأعداد كبيرة، وذلك عن طريق التركيز على تعزيز الميكروبات المفيدة في أمعاء الدودة وبناء أمعاء دودة اصطناعية يمكنها تحليل المواد البلاستيكية بكفاءة".
يقول البيان الصحفي الصادر من جامعة نانيانغ: لإنشاء أمعاء دودة هاضمة للبلاستيك، قام العلماء بتغذية ثلاث مجموعات من الديدان الفائقة بأنظمة غذائية من ثلاثة أنواع من البلاستيك -وهي البولي إيثيلين عالي الكثافة، والبولي بروبيلين، والبوليسترين- على مدار 30 يوما.
ثم تُختار هذه المواد البلاستيكية لتكون من بين المواد البلاستيكية الأكثر شيوعا واستخداما في العناصر اليومية، مثل صناديق الطعام وزجاجات المنظفات، ومنها البولي إيثيلين عالي الكثافة، وهو نوع من البلاستيك معروف بمقاومته العالية للصدمات، مما يجعل تحطيمه أمرا صعبا.
وبعد تغذية الديدان بالبلاستيك، استخرج العلماء الميكروبيومات من أمعائها وجمعتها في قوارير تحتوي على مغذيات صناعية وأنواع مختلفة من البلاستيك، لتشكل "أمعاء دودة" صناعية. وعلى مدار ستة أسابيع، تُركت الميكروبات لتنمو في القوارير عند درجة حرارة الغرفة.
وبعد ذلك أظهرت القوارير التي تحتوي على ميكروبات الأمعاء من الديدان التي تتغذى على البلاستيك؛ زيادة كبيرة في البكتيريا المحللة للبلاستيك.
علاوة على ذلك، كانت المجتمعات الميكروبية التي تستعمر المواد البلاستيكية في القوارير أبسط وأكثر ملاءمة لنوع معين من البلاستيك من الميكروبات الموجودة في المواد البلاستيكية التي غُذيت مباشرة إلى الديدان، فعندما تكون المجتمعات الميكروبية أبسط وتستهدف نوعا معينا من البلاستيك، فإن هذا يترجَم إلى إمكانية تحلل البلاستيك بشكل أكثر كفاءة عند استخدامه في تطبيقات الحياة الواقعية.
قال المعد الأول للدراسة الدكتور ليو ينان، وهو زميل أبحاث في كلية أوروبا الوسطى والشرقية: "تمثل دراستنا أول محاولة ناجحة أُبلغ عنها لتطوير مجتمعات بكتيرية مرتبطة بالبلاستيك من الميكروبات المعوية للديدان التي تتغذى على البلاستيك، ومن خلال تعريض الميكروبات المعوية لظروف محددة تمكنا من تعزيز وفرة البكتيريا المحللة للبلاستيك الموجودة في أمعائنا الدودية الاصطناعية، مما يشير إلى أن طريقتنا مستقرة وقابلة للتكرار على نطاق واسع".
يقول العلماء إن إثبات المفهوم الخاص بهم يضع الأساس لتطوير أساليب التكنولوجيا الحيوية التي تستخدم الميكروبات المعوية للديدان لمعالجة النفايات البلاستيكية.
وفي خطواتهم التالية، يريد العلماء أن يفهموا كيف تقوم البكتيريا الموجودة في أمعاء دودة الخنفساء الذكية بتفكيك المواد البلاستيكية على المستوى الجزيئي، وبالتالي فإن فهم هذه الآلية سيساعد العلماء على هندسة المجتمعات البكتيرية المسببة للبلاستيك لتكسير البلاستيك بكفاءة في المستقبل.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: النفایات البلاستیکیة المواد البلاستیکیة من البلاستیک
إقرأ أيضاً:
اكتشاف كائنات جديدة لافتة في موقع تعدين بالمحيط الهادي
في ظلام دامس على عمق يقارب 4 كيلومترات تحت سطح المحيط الهادي، حيث لا يصل أي ضوء وتتحرك الحياة على فتات قليل من الغذاء يسقط من الأعلى، بدأت قصة تشبه اقتحام "أرشيف حيوي" لم يُفهرَس بعد.
هناك، في المنطقة الواقعة بين هاواي والمكسيك والمعروفة بمنطقة كلاريون كليبرتون، أجرى باحثون مسحا واسعا للحياة القاعية بالتوازي مع اختبار شبه صناعي لماكينة جمع "العُقَد متعددة المعادن"، تلك الحصى المعدنية الغنية بعناصر كيميائية مهمة، مطلوبة للبطاريات وتقنيات التحوّل الأخضر.
لكن المفارقة أن التجربة لم تُخرج معادن فقط، ولكن على مدار 5 سنوات من العمل وقرابة 160 يوما في البحر، جمع فريق من العلماء عينات من رواسب القاع ورصد كائنات يزيد حجمها عن 0.3 مليمتر، أي أكبر قليلا من فتات الغبار البحري الذي تلتقطه المصافي العلمية.
والنتيجة كانت لافتة، حسب دراسة نشرها الفريق في دورية "نيتشر إيكولوجي آند إيفوليوشن"، حيث تعرف العلماء على 4350 فردا، من 788 نوعا، كثير منها غير معروف أو مسجّل علميا.
أحد تلك الكائنات اللافتة كان "العنكبوت البحري"، وهو كائن ينتمي إلى مجموعة قريبة من عناكب اليابسة، لكنه ليس واحدا منها بالمعنى التصنيفي الدقيق.
بعض أنواع العناكب البحرية يمكن أن تبلغ حجم كف اليد في أعماق البحر المحيطة بالقارة القطبية الجنوبية (أنتاركتيكا)، بينما هذا النوع المعروض في الدراسة لا يتجاوز بضعة مليمترات فقط، وهو تذكير بأن عالم الأعماق يمكن أن يجمع بين الكائنات العملاقة والمتناهية الصغر في المشهد نفسه.
هذه الأرقام وحدها تبدد فكرة أن سهول الأعماق صحراء مائية خاملة، بل إن الباحثين وجدوا أن الكائنات الأكثر حضورا هي الديدان عديدة الأشواك، ثم قشريات دقيقة، ثم رخويات مثل القواقع وبلح البحر، وهو مجتمع متنوع.
إعلانالقلب الصلب للدراسة كان اختبارا ميدانيا عام 2022 لماكينة تجميع كبيرة في السهل السحيق على عمق 4280 مترا، تمكنت من استرجاع أكثر من 3 آلاف طن من العُقَد الصخرية المتعددة المعادن.
بالتزامن مع ذلك، اهتم فريق من العلماء بدراسة تأثير الماكينة على البيئة، ووجد بالفعل أن نسبة كثافة الكائنات في تلك المنطقة بنحو 37%، وتراجع عدد الأنواع بنحو 32%.
اللافت أن الدراسة رصدت أيضا أن المجتمع القاعي لم يكن ثابتا أصلا، هناك تغيرات طبيعية معتبرة عبر فترة الرصد، يرجّح الباحثون أنها مرتبطة بتقلب كمية الغذاء الهابط إلى القاع.
هذا مهم لأن التعدين لا يحدث في مختبر معزول، بل فوق نظام يتنفس ببطء ويتقلب دون أن نراه، وأحد أكبر مخاوف العلماء من تعدين الأعماق هو الغبار الطيني الذي قد تثيره الماكينات، ثم يترسّب بعيدا عن موقع التعدين.
في هذا السياق، فإن الدراسة الجديدة تقول إن تعدين الأعماق يمثل مشكلة يجب الالتفات إليها، فنحن نستخرج معادن من مكان لا نعرف حدوده الحيوية، ولا نمتلك فكرة عما يعيش هناك.
تهديد لاتفاق ترامب للسلام.. تايلاند تشن غارات جوية على كمبوديا