بكتيريا مدمنة على القهوة

الكافيين عنصر مهم في العديد من المشروبات: القهوة والشاي والكاكاو والكولا ومشروبات الطاقة. وقد اكتشف الباحثون أن هناك أيضًا بكتيريا تدمن عليها. دعونا نكتشف لماذا وكيف يمكن أن تفيد كرتنا؟ 

بقلم: د. درور بار نير

يعد الكافيين المنشط عنصرًا مهمًا في العديد من المشروبات التي نشربها: القهوة (التي سميت باسمها) والشاي والكاكاو والكولا ومشروبات الطاقة. الكافيين هو أحد المكونات الطبيعية للنباتات ذات الأصل ويستخدم كمصدر للكافيين، على الرغم من أنه يتم إنتاجه أيضًا في المختبرات الكيميائية. الكافيين هو أحد مكونات بعض الأدوية، بما في ذلك تلك التي تزيد من التنفس ومعدل ضربات القلب ومسكنات الألم. كما أن الكافيين موجود في أكثر من 60 نباتاً معروفاً، ودوره فيها هو صد الحشرات أو قتلها، وبالتالي منعها من أكل النبات.

يعتبر تناول 300 ملجم من الكافيين يوميًا كمية آمنة للاستهلاك بالنسبة للشخص العادي (الذي يتراوح وزنه بين 70 و60 كجم). عند تناول أكثر من 500 ملغ من الكافيين، يكون الكافيين سامًا للإنسان، ومن ثم قد يتطور التسمم بالكافيين. بالنسبة للمخلوقات الصغيرة، مثل بعض البكتيريا، فهو مميت حتى في التركيزات المنخفضة (2 ملغ لكل مل)؛ على سبيل المثال، تؤدي التركيزات المنخفضة من الكافيين في مياه الصرف الصحي، والتي تصل أيضًا إلى المياه الجوفية، إلى تثبيط إنبات ونمو النباتات. وهذا شائع في الغالب في المناطق الحضرية والصناعية.

>> مجلة جاليليو هدية! انقر هنا للحصول على الفائدة
مدمنو الكافيين

كما هو الحال مع أي مادة طبيعية، هناك بكتيريا في الطبيعة قادرة على تفكيك الكافيين إلى مكوناته. البكتيريا التي تحلل الكافيين هي بكتيريا Pseudomonas putidaCBB5. تقوم هذه البكتيريا بتفكيك الكافيين إلى الزانثين، والذي يمكن استخدامه كمصدر للنيتروجين والكربون وإنتاج الطاقة لبناء أجسامها. يحتوي النظام الأنزيمي المسؤول عن التحلل على أربعة جينات ويسمى Ndm (N-demethylation). تقع جميع الجينات في عامل واحد (وحدة وراثية تشغيلية) للبكتيريا. إذا كان الأمر كذلك، فهل من الممكن تسخير بكتيريا P. putida لتنظيف مياه الصرف الصحي من الكافيين؟ ليس حقًا: ليس من السهل التعامل مع هذه البكتيريا بطريقة صناعية.

قامت مجموعة من الباحثين بقيادة جيفري باريك (باريك) من جامعة أوستن في تكساس، وماني سوبرامانيان (سوبرامانيان) من جامعة أيوا، بتغيير عامل Ndm الخاص بالبكتيريا بحيث يمكن التعبير عنه في البكتيريا المعروفة A. القولونية (الإشريكية القولونية)، وقدمها له. بالإضافة إلى ذلك، أتلف الباحثون أحد الجينات المسؤولة عن تركيب البيورينات (بعض القواعد النيتروجينية التي تشكل الأحماض النووية) في الخلية البكتيرية، وبالتالي تحولها إلى بكتيريا تعتمد على إمداد البيورينات منها. الخارج. الهكسانثين (المتكون من الكافيين) هو وسيط في تركيب البيورينات، والتي يمكن أن تتكون منها البيورينات المفقودة. هذه هي الطريقة التي تم بها إنشاء البكتيريا أ. أصوات "المدمنين" على الكافيين. وازدهرت البكتيريا المهندسة في المختبر في الوسائط التي تحتوي على الكولا وكولا الدايت ومشروبات الطاقة. ولم يعيشوا على المشروبات منزوعة الكافيين.

ويعتزم الباحثون نشر البكتيريا المعدلة وراثيا في الأماكن الملوثة بالكافيين. وطالما استمرت العدوى، فإن البكتيريا سوف تزدهر وتتكاثر. عندما ينفد الكافيين من المنطقة الملوثة (وستصبح الآن خالية من الكافيين)، سوف تموت البكتيريا. في المختبر، يمكن أن تكون كمية البكتيريا التي يتم قياسها بعد زراعتها في المحلول الملوث مقياسًا لكمية التلوث.

وفي غاليليو:

* ما هي المخاطر الصحية لمشاهدة التلفاز قبل النوم؟

* شاهد توثيقًا نادرًا لعملية قلب مفتوح أجريت على طفل رضيع

* جميع الفوائد الصحية للتمر