زیست فناوری نوین و تولید سوخت توسط باکتری‌ها
پونه پورامینی* – زیست فناوری استفاده از منابع، هدایت سرمایه گذاری‌ها را به گونه ای تغییر میدهد که با نیازهای حال و آینده سازگار باشد و به پنج نیاز اساسی شامل حفاظت و توسعه، تامین نیازهای اولیه زیستی انسان، دستیابی به عدالت اجتماعی، خودمختاری و تنوع فرهنگی و حفظ یگانگی اکولوژیکی را پاسخ گوید. زیست فناوری پیشرفتی است که نیازهای فعلی خود را بدون خدشه به توانایی نسل آینده برآورده ساخته و نیازهای خود را نیز پاسخ گوید. بدین ترتیب حق هر نسل در برخورداری از همان مقدار سرمایه طبیعی که در اختیار دیگر نسل‌ها قرار داشته به رسمیت شناخته شده و استفاده از …
مهندسی ژنتیک، ابزاری کارآمد برای حفظ منابع زمین
زیست فناوری نوین و تولید سوخت توسط باکتری‌ها
زیست فناوری استفاده از منابع، هدایت سرمایه گذاری‌ها را به گونه ای تغییر میدهد که با نیازهای حال و آینده سازگار باشد و به پنج نیاز اساسی شامل حفاظت و توسعه، تامین نیازهای اولیه زیستی انسان، دستیابی به عدالت اجتماعی، خودمختاری و تنوع فرهنگی و حفظ یگانگی اکولوژیکی را پاسخ گوید. زیست فناوری پیشرفتی است که نیازهای فعلی خود را بدون خدشه به توانایی نسل آینده برآورده ساخته و نیازهای خود را نیز پاسخ گوید. بدین ترتیب حق هر نسل در برخورداری از همان مقدار سرمایه طبیعی که در اختیار دیگر نسل‌ها قرار داشته به رسمیت شناخته شده و استفاده از سرمایه طبیعی در حد بهره آن مجاز شمرده میشود. بنابراین زیست فناوری درک درست از تعامل در نظام به هم پیوسته فرایندهای اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی شامل پیشرفتی همه جانبه در تمامی بخشهاست که در عین انجام فعالیتها، کمترین آسیب زیست محیطی به منابع مورد استفاده وارد شود.
چشم‌انداز انرژی جهانی آژانس بین‌المللی انرژی در سال ۲۰۰۶، به این نتایج می‌رسد که افزایش تقاضای نفت، اگر بدون کنترل باشد، آسیب‌پذیری کشورهای مصرف‌کننده را در برابر اختلالی شدید در عرضه ایجاد می کند و در نتیجه به شوک قیمت‌ها می‌انجامد. در حمل و نقل نسبت به فرآورده‌های نفتی، سوخت‌های زیستی قابل بازیافت، نشان دهنده یک منبع کلیدی تنوع هستند. سوخت‌های زیستی دانه و چغندرقند در مناطق معتدل نقشی مهم برای ایفا کردن دارند، اما نسبتا گران‌قیمت هستند و بهره‌وری انرژی و منافع مربوط به ذخیره دی اکسید کربن در آنها متغیر است. سوخت‌های زیستی بدست آمده از نیشکر و سایر محصولات زراعی گرمسیری با بهره‌وری بالا، بسیار رقابتی تر و سودمندتر هستند. اما در نهایت، همه سوخت‌های زیستی نسل اول برای زمین، آب و دیگر منابع با تولید مواد غذایی به رقابت می‌پردازند. برای توسعه و تجاری‌سازی فن‌آوری‌های سوخت‌های زیستی نسل دوم به تلاش‌های بیشتری از قبیل تصفیه خانه‌های زیستی و لیگنوسلولزیک‌ها نیاز است که امکان تولید انعطاف‌پذیر سوخت‌های زیستی و سایر محصولات را از مواد گیاهی غیر خوراکی فراهم می‌سازد. محققان به تازگی از طریق سویه‌های مهندسی شده باکتری اشریشیا کولای و ایجاد تغییر در سنتز اسیدهای چرب ترکیبات شیمیایی ارزشمند و سوخت تولید کرده‌اند. این عمل سبب پمپ شدن ترکیبات شیمیایی توسط میکروارگانیسم‌ها به بیرون میشود. برای مثال باکتری اشریشیا کولای موادی را تولید می‌کند که می‌توانند برای تولید مواد شوینده و گریس، مانند کتون‌های متیل استفاده شوند. این ماده دارای خواصی است که می‌تواند به عنوان سوخت مورد استفاده قرار بگیرد. شیوه‌های قبلی تولید محصولات باکتریایی بر اساس فرایندهای آنزیمی بسیار کنترل شده انجام می‌شد که عملکرد محدودی داشت. اما در حال حاضر محققین یک سیستم جایگزین را برای سنتز اسیدهای چرب توسعه دادند که در آن آنزیم‌ها از دیگر موجودات زنده با سیستم سنتزی تغییر یافته اسید چرب در باکتری اشریشیا کولای برای بهبود قابلیت باکتری برای تولید مواد شیمیایی، کار می‌کنند. اگرچه الکل‌های چرب می‌توانند از نفت خام، منابع گیاهی و جانوری نیز به دست بیایند اما تولید مواد شیمیایی توسط باکتری‌ها یک مسیر تولید پایدار است. بهینه‌سازی بیشتر این سیستم، منجر به ایجاد سویه‌هایی کارآمدتر می شود و در نتیجه باعث تولید سوخت و محصولات مورد نظر از زیست توده میشود. این مطالعه مربوط به موسسه مشترک بیوانرژی آمریکا است و با حمایت دفتر تحقیقات زیست محیطی ایالات متحده انجام شده است.
روپان نیز یکی از سوخت‌های بسیار جذاب است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما منبع تامین آن، ذخایر تجدیدناپذیر سوخت‌های فسیلی است. با نزدیک شدن بشر به دوران اتمام این سوخت‌های تجدید ناپذیر پژوهشگران در دانشگاه سلطنتی لندن و دانشگاه تورکو، روشی ابداع کرده‌اند که می‌توان این سوخت‌ها را با مصرف اسیدهای چرب یا نور خورشید تولید کرد. در مقایسه با سایر سوخت‌های گازی شکلی که امروزه در حال توسعه و مصرف هستند، پروپان یکی از مطلوب‌ترین آنهاست چرا که ذخیره‌سازی آن بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر است، ضمن اینکه برای تولید توسط ارگانیسم‌های زنده نسبت به سوخت‌های مایع بسیار مناسب‌تر خواهد بود و سوخت نهایی نیازی به خالص‌سازی نداشته و به محض تولید قابل مصرف خواهد بود.
محققان با مهندسی باکتری اشریشیا کولای توانستند با دخالت در فرایند تبدیل و استفاده از اسیدهای چرب توسط این باکتری‌ها برای ساخت دیواره‌ی سلولی، آنها را مجبور به انجام فرایندهای آنزیمی جهت تولید پروپان کنند. آنزیم آلدهید دیفرمیلیتینگ اکسیژناز دارای قابلیت‌های فوق‌العاده در انجام عملیات کاتالیستی واکنش‌های تولید هیدرکربن‌ها دارند. در این تحقیق دانشمندان توان کاتالیستی آنزیم را با تامین الکترون‌های بیشتری برای انجام واکنش به شکل عوامل کاهنده که معمولا در ارگانیسم‌های زنده فتوسنتز حضور دارند به شدت افزایش دادند. هر چند این پژوهش در مراحل ابتدایی خود قرار دارد، اما می‌توان به منابع تولید انرژی دیگری به غیر از انرژی سوخت‌های فسیلی امیدوار بود که ضمن تولید انبوه، تجدیدپذیر نیز هستند. با وجود اندک بودن میزان سوخت تولیدی تاکنون سوختی که تولید شده می‌تواند به طور مستقیم در یک موتور به کار گرفته شود. این پتانسیل بالای استفاده از چنین زیست فناوری‌هایی در آینده جهت دستیابی به سوختی تجدیدپذیر را نوید میدهد که می‌تواند جایگزین تمامی انواع دیگر سوخت‌های معمول امروزی شود. تولید مقادیر قابل استفاده‌ای از سوخت پروپان هدف پژوهش‌های آتی این گروه است، ضمن اینکه آنها می‌خواهند فرایند فتوسنتز را با استفاده از ارگانیسم‌های فتوسنتزکننده جایگزین کنند تا بتوان به معنای واقعی کلمه انرژی را مستقیما از خورشید به دست آورد.
در نتیجه بهره‌برداری بهینه و مناسب و سازگار با طبیعت از میکروارگانیسم‌ها، منابع طبیعی، محیط زیست، آب و خاک و تنوع زیستی شرط لازم و ضروری برای ادامه بقای انسان و سایر موجودات بر روی این کره خاکی است. هر اقدام انسان که به نوعی محیط‌زیست و تنوع زیستی را با تهدید و خطر مواجه سازد، تهدیدی علیه سلامت و بقای نسل انسان بر روی زمین است. بنابراین بشر باید تمامی مساعی خود را در راه حفظ محیط زیست و توسعه تنوع زیستی و رفع مخاطرات آن در راستای حفظ منابع برای نسلهای آینده به کار بندد. در این میان بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک به عنوان ابزاری کارآمد می‌تواند به انسان برای رسیدن به این هدف کمک فراوانی کند.
*کارشناس ارشد گیاهان دارویی
منبع: اگنا