باکتری‌هایی که به کارخانه تولید پلاستیک زیستی تبدیل می‌شوند (+عکس)

در جهانی پوشیده از پلاستیک مشتق شده از نفت، دانشمندان به دنبال جایگزین های پایدارتر، زیست تخریب پذیرتر و کمتر سمی هستند.

دو مطالعه جدید توسط زیست شناسان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس (واشیو) منبع بالقوه ای از مواد تغییر دهنده بازی را برجسته می کند. این منبع باکتری بنفش است که می تواند به عنوان کارخانه میکروسکوپی برای پلاستیک های زیستی عمل کند.

اولین تحقیق که توسط اریک کانرز، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس انجام شد، نشان داد که دو گونه نسبتا مبهم از باکتری های بنفش می توانند پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHAs) تولید کنند. پلی هیدروکسی آلکانوات ها پلیمرهای طبیعی هستند که می توانند برای تولید پلاستیک خالص شوند.

مطالعه دوم که توسط Tahina Ranaivoariswa، مدیر آزمایشگاه تحقیقاتی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس انجام شد، نشان داد که مهندسی ژنتیک می تواند یک سویه از باکتری های بنفش مقاوم را وادار کند تا تولید پلی هیدروکسی آلکانوات ها را به طور چشمگیری افزایش دهد.

کانرز و رانایاریسوا در آزمایشگاه آرپیتا بوز، دانشیار زیست شناسی در موسسه هنر و علوم کالیفرنیا و یکی از محققان این پروژه های جدید کار می کنند. باس گفت که تقاضای جهانی زیادی برای پلاستیک های زیستی وجود دارد. آنها را می توان بدون افزودن دی اکسید کربن به جو تولید کرد و کاملاً زیست تخریب پذیر هستند. این دو مطالعه اهمیت اتخاذ رویکردهای متعدد به منظور یافتن راه‌های جدید برای تولید این ماده ارزشمند را نشان می‌دهند.

باکتری های بنفش گروه خاصی از میکروب های آبزی هستند که به دلیل سازگاری و توانایی تشکیل ترکیبات مفید از مواد ساده شناخته شده اند. مانند گیاهان سبز و برخی باکتری های دیگر، می توانند با استفاده از انرژی خورشید، دی اکسید کربن را به غذا تبدیل کنند، اما به جای کلروفیل سبز، از رنگدانه های دیگری برای جذب نور خورشید استفاده می کنند.

این باکتری ها به طور طبیعی پلی هیدروکسی آلکانوات ها و دیگر بلوک های ساختمانی پلاستیک های زیستی را برای ذخیره کربن اضافی تولید می کنند. در شرایط مناسب، آنها می توانند به طور نامحدود به تولید پلیمرها ادامه دهند.

به گفته زیست شناسان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، دو گونه کمتر شناخته شده از باکتری های بنفش در جنس Rhodomicrobium تمایل قابل توجهی به تولید پلیمر از خود نشان داده اند. به خصوص زمانی که انرژی آنها از مقدار کمی الکتریسیته تامین می شود و با نیتروژن تغذیه می شود.

باکتری های رودومیکروبیوم دارای خواصی هستند که آنها را به گزینه های مناسبی برای گیاهان بیوپلاستیک طبیعی تبدیل می کند. کانرز گفت: “این یک باکتری منحصر به فرد است که به نظر بسیار متفاوت از سایر باکتری های بنفش است.”

اگرچه برخی از گونه ها تک سلولی هستند، این گونه خاص شبکه های به هم پیوسته ای را تشکیل می دهد که به نظر می رسد برای تولید پلی هیدروکسی آلکانوات ها به خوبی مجهز هستند.

انواع دیگر باکتری ها نیز با کمی کمک می توانند پلیمرهای بیوپلاستیک تولید کنند. محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس از مهندسی ژنتیک برای جداسازی سطوح قابل توجهی از پلی هیدروکسی آلکانوات ها از گیرنده TIE-1 در گونه Rhodopseudomonas palustris که به خوبی مطالعه شده است، استفاده کردند، که معمولاً تمایلی به تولید پلیمرها ندارد. Ranaiwariswa گفت: “TIE-1 یک ارگانیسم عالی برای مطالعه است، اما بهترین انتخاب برای تولید پلی هیدروکسی آلکانوات ها نیست.”

در آینده نزدیک، بوز قصد دارد نگاه دقیق تری به کیفیت و کاربردهای بالقوه پلیمرهای تولید شده در آزمایشگاه خود داشته باشد. وی افزود: امیدواریم این بیوپلاستیک ها بتوانند در آینده راه حل های واقعی تولید کنند.

این دو مطالعه در مجلات Microbial Biotechnology و Applied and Environmental Microbiology منتشر شده اند.