سلك حي ينبض بالكهرباء: بكتيريا تزلزل مفاهيمنا عن الحياة والطاقة

في تطور علمي غير مسبوق، اكتشف باحثون نوعًا جديدًا من البكتيريا قادرًا على نقل الكهرباء بطريقة تشبه الأسلاك المعدنية. هذا الكائن الدقيق، الذي يحمل اسم Candidatus Electrothrix yaqonensis، قد يشكل نقطة تحول في مستقبل التكنولوجيا الحيوية وتنقية الملوثات البيئية، بل وربما يُلهم تصميم جيل جديد من الأجهزة الإلكترونية البيولوجية.

البكتيريا الجديدة عُثر عليها في مصبات الطين في خليج ياقوينا بولاية أوريغون الأميركية، وجاء الكشف عنها في دراسة نُشرت حديثًا بمجلة Applied and Environmental Microbiology. الباحثون من جامعة ولاية أوريغون، وجامعة أنتويرب البلجيكية، وعدد من المؤسسات الأوروبية وصفوا الكائن بأنه "كائن سلكي حي"، نظراً لقدراته غير المألوفة على توصيل الكهرباء عبر أليافه النانوية.

وفقًا للدكتور تشينغ لي، الباحث الرئيسي في الدراسة، فإن هذا النوع يمثل فرعًا تطوريًا مبكرًا داخل فصيلة Ca. Electrothrix، ويُظهر مزيجًا جينيًا فريدًا يجمع بين سمات جنسي Electrothrix وElectronema. هذه التركيبة المزدوجة تجعله بمثابة "حلقة مفقودة" في فهم تطور ما يُعرف بـ"بكتيريا الكابلات"، وهي فئة من الكائنات الدقيقة القادرة على توصيل الإلكترونات لمسافات طويلة داخل الرواسب.

البنية الخارجية لـ Ca. Electrothrix yaqonensis تميزها بشكل صارخ عن أقربائها من نفس الجنس، إذ تحتوي على تلال سطحية بارزة يبلغ عرضها ثلاثة أضعاف نظيراتها. داخل هذه التلال، تختبئ ألياف ناقلة للكهرباء مصنوعة من بروتينات نادرة تحتوي على النيكل، وهو أمر غير مسبوق في عالم الأحياء الدقيقة.

يقول الدكتور لي: "إن تصميم هذا الكائن مثير للإعجاب، فهو يتمتع بإمكانات أيضية فريدة وهيكلية غير معتادة، ما يمنحه قدرة فريدة على أداء تفاعلات كيميائية مهمة في البيئات البحرية".

لكن أهمية هذا الكائن لا تقتصر على كونه أعجوبة بيولوجية. الباحثون يرون فيه أداة محتملة لتنقية البيئات الملوثة، خصوصًا تلك الغنية بالكبريت والمركبات العضوية الثقيلة. إذ يمكن للبكتيريا نقل الإلكترونات إلى طبقات تحتوي على الأكسجين أو النترات، ما يسهم في تفاعلات اختزال وأكسدة حيوية تُزيل الملوثات من قاع البحيرات أو المحيطات.

"بفضل قدرتها على نقل الإلكترونات، يمكن استخدام هذه البكتيريا لإزالة ملوثات خطيرة من الرواسب البحرية"، يضيف لي، مشيرًا إلى أن البروتينات النيكلية التي تنتجها قد تُستخدم لاحقًا في تطوير إلكترونيات حيوية جديدة.

وجود Ca. Electrothrix yaqonensis يعزز من فرضية أن بكتيريا الكابلات ليست استثناءً بيئيًا، بل قد تكون مفتاحًا لحلول مستدامة في مجالات متعددة، من تنقية المياه إلى تطوير رقائق إلكترونية دقيقة تعتمد على المواد العضوية بدلاً من السيليكون.