دراسة جديدة تكتشف الميكروبات والجينات المؤثرة في المواد الكيمائية الضارة

نشرت مجلة "أخبار العلوم - Phys.org" دراسة عن اكتشاف الباحثين للميكروبات والجينات المحتملة التي تؤثر على المواد الكيميائية الأبدية.

وحددت دراسة جديدة الميكروبات التي قد تلعب أدوارا مهمة في تحطيم المواد الكيميائية الضارة التي تحتوي على البيرفلورو ألكيل (PFAS) - المعروفة أيضا باسم المواد الكيميائية الأبدية.

وأشارت إلى الجينات الوظيفية التي قد تشارك في تحويل هذه المُركبات بيولوجيا، بحسب تقرير لكريشنا رامانوجان من جامعة كورنيل.

على الرغم من أن من المعروف أن الكائنات الحية الدقيقة تسهيل تحول PFAS، فإن الكائنات الحية الدقيقة الرئيسية والجينات المسؤولة عن هذه العمليات كانت غير معروفة إلى حد كبير، بحسب تقرير المجلة,

اظهار أخبار متعلقة

وتتصدر الورقة المنشورة في مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية توظيف أدوات المعلومات الحيوية المستخدمة تقليديا في المجالات الطبية وتطبقها لأول مرة على دراسة التحول الحيوي لـ PFAS.

وقالت ناتالي كابيرو، الأستاذة المساعدة في قسم الهندسة البيولوجية والبيئية في كلية الزراعة وعلوم الحياة و أحد كبار مؤلفي الدراسة : "الأهداف هي مساعدة الباحثين الآخرين على فهم الميكروبات التي قد تؤثر على مصير PFAS في البيئة وتطوير تقنيات التحول الميكروبي لمعالجة هذه الملوثات كما نفعل مع الملوثات الأخرى".

وأضافت، "لا تتطلب المعالجة البيولوجية للملوثات الكثير من البنية التحتية، فهي أكثر اقتصادا ويمكن تطبيقها على المواقع التي يصعب الوصول إليها".

وبينت أنه من الأفضل استخدامها في المناطق التي لن يتم تطويرها قريبا لأن الميكروبات بطيئة مقارنة بالطرق الفيزيائية والكيميائية.

وقال شنغ دونغ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر كابيرو والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية: "توفر الدراسة أدلة للعلماء القادمين الذين يعملون في مجال التحول الحيوي لـ PFAS لمساعدتهم على التركيز على ما يحاولون استهدافه".

وأضاف دونغ إن الباحثين الآخرين الذين يقومون بعمل تجريبي قد يستخدمون الآن هذه المعلومات للتحقق من أن بعض هذه الجينات مرتبطة بمسارات التحول هذه.

اظهار أخبار متعلقة

وقد قام العلماء سابقا بتوثيق مجتمعات ميكروبية بيئية قادرة على تحويل المواد الكيميائية PFAS التي يصنعها الإنسان، والتي توجد في عبوات المواد الغذائية، والملابس المقاومة للماء، وأدوات الطبخ غير اللاصقة، والرغاوي التي تطفئ حرائق الوقود، وفقا للمجلة.

وبمجرد دخولها إلى البيئة، بما في ذلك الماء، فإنها تتراكم حيويا في الكائنات الحية، وترتفع إلى أعلى السلسلة الغذائية بتركيزات متزايدة. وقد تم ربطها بانخفاض الخصوبة ومشاكل النمو لدى الأطفال وارتفاع نسبة الكوليسترول ومجموعة متنوعة من أنواع السرطان.

وذكرت الدراسة، "حاليا، يمكن إزالة المواد الكيميائية الأبدية من الماء باستخدام مرشحات الكربون المُنشَّط وتقنيات معالجة العزل الأخرى".

وفي التربة، تشمل التقنيات الحالية الطرق الفيزيائية مثل الحرارة المرتفعة والحفر لإزالة هذه المركبات من البيئة.

كما يمكن لبعض الميكروبات أن تكسر الروابط القوية للغاية بيت الكربون و الفلور الموجودة في المواد الكيميائية PFAS، والتي يمكن أن تقوم بعد ذلك بتحويل المركبات.

وقال كابيرو: "هذه المركبات من صنع الإنسان ونظائرها في الطبيعة ليست منتشرة على نطاق واسع، وليس لديها نفس التعقيد".

وأوضحت المجلة أن الناس بدأوا في استخدام المواد الكيميائية PFAS منذ أقل من 100 عام، ومنذ ذلك الحين، ربما يكون التعرض للمواد الكيميائية قد أعطى الميكروبات فرصا للتكيف وتطوير مسارات لتحويلها.

وفي الدراسة، جمع الباحثون عينات من التربة من المواقع الملوثة حيث تعرضت المجتمعات الميكروبية للمركبات لعدة عقود.

وفي الجزء الأول من الدراسة، استخدم دونغ وزملاؤه طرق تحليل الشبكة بناء على الوفرة النسبية لأفراد المجتمع الميكروبي في العينات، حيث تمت ملاحظة التحول الحيوي لـ PFAS، لتحديد العلاقات بين الكائنات الحية الدقيقة.

وقال دونغ: "نعتقد أن الميكروبات تعمل ضمن فريق، وليس فريقا واحدا فقط. لقد بحثنا عن الأنماط، وما إذا كانت هناك ميكروبات معينة موجودة دائما".  

اظهار أخبار متعلقة

كما أخذوا في الاعتبار أنواع التربة المميزة التي تم جمعها من مواقع جغرافية مختلفة ووجود مركبات PFAS المختلفة.

أما الجزء الثاني من الدراسة، فقد استخدم الباحثون أداة تنبؤ الميتاجينوم، بناء على تسلسل الجينات الواسمة لاستكشاف الجينات الوظيفية المحتملة (والإنزيمات التي تعبر عنها) التي تساهم في التحول الحيوي لـ PFAS.

ويستهدف تسلسل الجينات الواسمة جزءا صغيرا من الجينوم يكون فريدا لكل مجموعة تصنيفية ميكروبية، ثم قام دونغ وزملاؤه بتطبيق أساليب المعلومات الحيوية للتنبؤ ببقية الجينوم.