|
بدأت التجارب في كانزاس على أسلوب "أخضر،" أي لا يضر البيئة، لإنتاج
مادة كيماوية تدعى سَكسِنايت (succinate)، وهي عنصر أساسي في تركيبة
الكثير من العقاقير والمواد البلاستيكية والسوائل المُذيبة والمواد
المضافة إلى الأطعمة (لتلوينها أو حفظها).
وتستخدم هذه التكنولوجيا الجديدة، التي تم تطويرها بتمويل من صندوق
العلوم القومي الأميركي ومن وزارة التجارة الأميركية، صنفاً من بكتيريا
إي. كولي E. coli تم تحويره وراثياً بتعديل جيناته يقوم باستقلاب أو
تأييض الغلوكوز (أي السكر) وإنتاج سكسنايت يكاد يكون نقياً تماما.
وتستخدم التكنولوجيا الخضراء مصادر قابلة للتجدد مثل المحاصيل
الزراعية بدل الوقود الأحفوري غير القابل للتجدد. وتجدر الإشارة إلى أن
المصادر القابلة للتجدد تولّد كميات أقل من الفضلات.
ووفقاً لبيان صحفي أصدرته جامعة رايس في 23 آب/أغسطس، يشكل العثور
على أساليب لا تضر البيئة لإنتاج المواد الكيماوية الأساسية، مثل
السكسنايت، أولوية قصوى بالنسبة لصناعة المواد الكيماوية.
وقال جورج بنت، وهوأستاذ في جامعة رايس شارك في تطوير طريقة الإنتاج
الجديدة إن "السكسنايت مادة كيماوية تحظى بأولوية كبيرة بين المواد
التي تركز وزارة الطاقة الأميركية على إنتاجها من خلال توليفها أو
تركيبها حيويا." ويتم في عملية التركيب الحيوي إنتاج مركب كيمياوي
بواسطة كائن حي.
وأضاف: "إن أحد أسباب هذا (الاهتمام من قبل الوزارة) هو استخدامات
السكسنايت الواسعة النطاق، إذ يمكن استخدامها لصنع كل الأشياء من مواد
إذابة الجليد غير المحدثة للتآكل في المطارات إلى السوائل غير السامة
المذيبة للمواد وحتى العقاقير والمواد البلاستيكية والإضافات الغذائية."
والعنصر الرئيسي في تكنولوجيا جامعة رايس لإنتاج السكسنايت هو
متحوّل (أو طافر) من بكتيريا إي. كولي تشكل مادة السكسنايت الناتج
الوحيد عن عملية التأيض التي يقوم بها. وقد خطت هذه التكنولوجيا خطوتها
الأولى في رحلة الخروج من المختبر إلى السوق في شهر آب/أغسطس (2005)
لدى استهلال جهود إنتاجها على نطاق صناعي في كانزاس.
فقد بدأت شركة تتخذ من كانزاس مقراً لها، هي شركة آغرنيو
إنكوربورايتد، إجراء التجارب حول كيفية استخدام غلال تُنتج في المزارع
مثل السرغوم المستخرج من الحبوب كطعام للبكتيريا المنتجة لمادة
السكسنايت.
وتستخدم هذه التكنولوجيا الجديدة، التي تم تطويرها في جامعة رايس،
صنفاً من بكتيريا إي. كولي E. coli تم تحويره وراثياً بتعديل جيناته
يقوم باستقلاب أو تأييض الغلوكوز (أي السكر) وإنتاج سكسنايت يكاد يكون
نقياً تماما.
ويشكل العثور على أساليب "خضراء" لا تضر البيئة لإنتاج المواد
الكيماوية الأساسية، مثل السكسنايت، أولوية قصوى بالنسبة لصناعة المواد
الكيماوية؛ وذلك لأن التكنولوجيا الخضراء تستخدم موارد قابلة للتجدد
مثل المحاصيل الزراعية لا الوقود الأحفوري غير القابل للتجدد، ولكونها
تولّد كميات أقل من الفضلات.
وقال جورج بنت، وهو أستاذ في جامعة رايس ورئيس دائرة الكيمياء
الحيوية وبيولوجيا الخلايا، شارك في تطوير طريقة الإنتاج الجديدة، إن
"السكسنايت مادة كيماوية تحظى بأولوية كبيرة بين المواد التي تركز
وزارة الطاقة الأميركية على إنتاجها من خلال توليفها أو تركيبها حيويا.
وأحد أسباب هذا (الاهتمام من قبل الوزارة) هو استخدامات السكسنايت
الواسعة النطاق، إذ يمكن استخدامها لصنع كل الأشياء من مواد إذابة
الجليد غير المحدثة للتآكل في المطارات إلى السوائل غير السامة المذيبة
للمواد وحتى العقاقير والمواد البلاستيكية والإضافات الغذائية. كما أن
مادة السكسنايت تشكل أولوية لكون بعض أنواع البكتيريا تنتجها بشكل
طبيعي، مما يعني أن لدينا نقطة بداية استقلابية لعملية تخمّر على نطاق
واسع."
والعنصر الرئيسي في تكنولوجيا جامعة رايس لإنتاج السكسنايت هو
متحوّل (أو طافر) من بكتيريا إي. كولي تشكل مادة السكسنايت الناتج
الوحيد عن عملية التأيض التي يقوم بها. ويحتوي هذا الطافر/الحشرة على
أكثر من ستة تعديلات جينية وراثية. وقد عملت على إنتاجه طوال الأربع
سنوات الماضية فرق الأبحاث العاملة تحت رئاسة الأستاذ بنت والأستاذ
كا-يو سان، وهو أستاذ كرسي إي.دي . بوتشر للهندسة الحيوية وأستاذ
الكيمياء والجزيئات الحيوية.
وقد خطت هذه التكنولوجيا خطوتها الأولى في رحلة الخروج من المختبر
إلى السوق في شهر آب/أغسطس الحالي لدى استهلال جهود إنتاجها على نطاق
صناعي في كانزاس. وقد جاءت هذه الجهود نتيجة تمويل على شكل مكافأة
قيمتها 80 ألف دولار قدمها برنامج أبحاث الابتكار في مؤسسات الأعمال
الصغيرة التابع لوزارة الزراعة الأميركية. ويعمل بنت وسان مع منهاتن،
شركة آغرنيو إنكوربرايتد التي تتخذ من كانزاس مقراً لها، التي بدأت
لتوها في إجراء التجارب حول كيفية استخدام المحاصيل التي يتم إنتاجها
في المزارع مثل سرغوم الحبوب كعلف للبكتيريا المنتجة لمادة السكسنايت.
وقال برافين فدلاني، رئيس العلماء البحاثة في آغرنيو: "يسعدنا جداً
أن الفرصة سنحت لنا لمواصلة تعاوننا مع زملائنا في (جامعة) رايس وللعمل
لتطوير تكنولوجيا السكسنايت أكثر وتحويلها إلى مادة يمكن الاتجار بها.
ونشعر بالحماس إزاء الإمكانيات التي يوفرها هذا المشروع لسد احتياجات
السوق بشكل يفيد المؤسستين والزراعة الأميركية نفسها. كما أننا نقدر
دعم وزارة الزراعة لهذا العمل الهادف إلى خلق منتج ذي قيمة كبيرة من
الزراعة."
ويحاول الكثير من البحاثة حالياً التوصل إلى صنع طافر بكتيريا يمكنه
إنتاج السكسنايت. وهم يستخدمون التكنولوجيا الحيوية إما لإضافة جينات
(مورثات) تزيد إنتاج السكسنايت في البكتيريا أو لحذف المورثات التي
تعترض الإنتاج فيها. أما الهدف فهو زيادة معدل الاستقطاب أو التأيض أي
كمية السكسنايت المنتجة من كل باوند غلوكوز يتم استقلابه، وبالتالي
الإنتاج، إلى أقصى حد ممكن.
وتحتوي الحشرة التي أنتجها الأستاذان بنت وسان، التي لم يطلق عليها
حتى الآن أي اسم بل لا تزال تُعرف برمز SBS550MG، على هندسة أيضية
مبتكرة تتيح لها إنتاج السكسنايت بطريقتين مختلفتين. وتتواجد إحدى
الطريقتين في أنواع بكتيريا إي. كولي البرية وقد تم تعديلها من خلال
حذف أربعة مورثات يحتوي كل منها على راموز بروتين يتدخل في قدرة إي.
كولي على تحويل الغلوكوز إلى سكسنايت أو يؤثر سلبياً على ذلك.
وقد نشّط بنت وسان سبيلاً آخر وحفزا الإنتاج من خلال إضافة مورثات
من بكتيريا المكورات اللبنية (لكتوكوكز) والسرغوم.
ويؤيض كل سبيل جيني الغلوكوز وينتج السكسنايت عن طريق تفاعلات
كيماوية غير متماثلة. وما يعنيه ذلك هو أن السبيلين لا يتنافسان أو
يؤثران على عمل بعضهما بعضا. وقد قام بنت وسان في الواقع بتصميم
السبيلين بحيث يتمم الواحد منهما الآخر، ولكنهما شعرا رغم ذلك بالسرور
والرضى عندما شاهدا العملية تتم بشكل ممتاز بعد وضع السبيلين موضع
العمل.
وقال سان: "لقد أنتجت تجاربنا في المختبر محصولاً يكاد يصل إلى الحد
الأقصى الممكن إنتاجه، إذ تم خلالها تحويل جميع الغلوكوز تقريباً إلى
سكسنايت. وقد كان التطبيق في الواقع أسهل مما توقعنا لأن الخلايا قامت
بإجراء التوازن بنفسها."
وقال بنت وسان إنهما سيواصلان العمل على تعديل البكتيريا لإنتاج
كميات أكبر من السكسنايت وكميات أقل من المنتجات الجانبية غير
المقصودة.
ويمول أبحاث جامعة رايس صندوق العلوم القومي (الأميركي)، في حين
مولت وزارة الزراعة أبحاثاً مرتبطة بالعملية تم إجراؤها في شركة آغرنيو
إنكوروبورايتد. |
