علماء يكتشفون بكتيريا تشحن نفسها بدلاً من التنفس!

في اكتشاف مذهل قد يغير طريقة فهمنا للحياة والطاقة، نجح فريق من العلماء في التعرف على نوعٍ غريبٍ ولافتٍ من البكتيريا تمتلك قدرة غير مسبوقة على "التنفس" دون الحاجة إلى الأوكسجين، بل باستخدام الكهرباء. هذه الطريقة التي تبدو خارجة من رواية خيال علمي، قد تفتح الباب لتطبيقات هائلة في مجال التكنولوجيا الحيوية والطاقة النظيفة.

فقادت الباحثة كارولين أجو-فرانكلن من جامعة رايس الأمريكية، فريقاً اكتشف أن هناك أنواعاً معينة من البكتيريا قادرة على التخلص من الإلكترونات الزائدة عبر إخراجها خارج خلاياها، بدلاً من الطريقة المعتادة للتنفس التي تعتمد على الأوكسجين. هذه العملية التي تعرف بـ "التنفس الخارجي" تشبه إلى حد ما عمل البطاريات الكهربائية، حيث يتم تحويل الطاقة المختزنة داخل الخلية إلى تيار كهربائي ينطلق نحو الخارج.

ويعتبر هذا الربط بين الحياة والكهرباء فتحاً علمياً مهماً، خاصة لأن هذه البكتيريا تستعين بجزيئات تسمى "النافثوكينونات"، والتي تشبه خدمات "ساعي البريد الجزيئي"، إذ تعمل على حمل الإلكترونات من داخل الخلية إلى محيطها الخارجي. وهذا يعني أن البكتيريا قادرة على العيش في بيئات تفتقر للأوكسجين مثل أعماق البحار، والرواسب السميكة، بل وحتى داخل بعض أنسجة الجسم البشري، مما يجعلها أنظمة حياة ذات قدرات تكيفٍ مذهلة.

وبهدف التأكد أكثر من هذه النتائج، تعاون فريق جامعة رايس مع مختبر بالسون من جامعة كاليفورنيا. وعبر استخدام نماذج محاكاة متقدمة بالحاسوب، استطاع الباحثون التأكد من أن هذه البكتيريا تنمو بالفعل في بيئات تفتقر كلياً للأوكسجين، طالما تتوفر أسطح موصلة للكهرباء تسمح لها بتوجيه إلكتروناتها نحو الخارج. كما أجريت تجارب حية أكدت بدقة النتائج التي توصل إليها فريق المحاكاة الرقمية.

هذا الاكتشاف الجديد لا يفتح فقط نافذة لفهم أعمق لقدرة الحياة المجهرية على الصمود، بل يفتح أيضاً الباب واسعاً أمام تطبيقات واعدة في مجالات صناعية وبيئية، مثل معالجة مياه الصرف أو إنتاج الطاقة النظيفة ومعالجة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خلال استخدام الكهرباء المتجددة لتحويله إلى وقود أو مواد أولية في الصناعة.

كذلك يؤكد الباحثون على إمكانية استغلال هذه البكتيريا مستقبلاً في تصميم أجهزة مستشعرات بيولوجية إلكترونية دقيقة، قادرة على العمل في الظروف الصعبة، مثل الفضاء العميق أو في الأماكن ذات التلوث المرتفع وانعدام الأوكسجين، مما يساعد على تطوير طرق تشخيص أدق للأمراض، ومراقبة التلوث بشكل أسرع وأكثر كفاءة.

وفي النهاية، يعد هذا البحث ثمرة تعاونٍ فعال بين علماء الأحياء والكيميائيين والمهندسين الذين وظفوا معرفتهم المختلفة لخلق فهم أوضح لكيفية توظيف الطبيعة للكهرباء في عمليات حيوية دقيقة. ربما يمكن للباحثين مستقبلاً تضييق تركيزهم أكثر على كيفية تحسين كفاءة هذه البكتيريا كهربائياً، مما قد يؤدي لتطوير تقنيات صديقة للبيئة وأكثر استدامة، ليستفيد الجميع من الطاقة البديلة التي توفرها هذه الكائنات الصغيرة الرائعة والمفاجئة.