قد يكون كائن حي نادر موجود في بقايا الانفجارات البركانية هو المفتاح لاقتصاد مستقبلي يعتمد على الهيدروجين. اجتمع باحثون من جميع أنحاء العالم في فريق واحد للكشف عن العملية التي تمت في البكتيريا القديمة (الاسم العلمي: Archaea) منذ مليارات السنين. تعمل وزارة الطاقة الأمريكية بالتعاون مع معهد الجينوم على تسريع الأبحاث من خلال تحديد تسلسل هذه البكتيريا المنتجة للهيدروجين لفحص الجينوم الخاص بها
عندما عزل أعضاء الأكاديمية الروسية للعلوم بكتيريا قديمة نادرة قادرة على تفكيك السليلوز وإنتاج الهيدروجين، أدرك البروفيسور بيسواروب موكوبادياي، من معهد فيرجينيا للمعلوماتية الحيوية، فرصة لفتح الباب أمام تطوير السليلوز عالي الحرارة. عملية إنتاج الهيدروجين على أساس. ويقول الباحث الذي يتخصص مختبره في البكتيريا التي تعيش في درجات حرارة عالية أو تلك المعروفة باسم مفرطة الحرارة وفي إنتاج الطاقة: "يمكن تحويل الهيدروجين بسهولة إلى طاقة كهربائية وميكانيكية دون الحصول على ثاني أكسيد الكربون".
واكتشفت الباحثة إليزافيتا بونش-أوسمولوفسكايا وزملاؤها في معهد علم الأحياء الدقيقة التابع للأكاديمية الروسية للعلوم البكتيريا النادرة القادرة على "هضم" السليلوز وإطلاق الهيدروجين. ووجدوا تخمرات الديسولفوروكوكوس في شبه جزيرة كامتشاتكا، وهي رأس معزول في شرق سيبيريا، مليئة بالبراكين وبقايا ثوراناتها. تقوم البكتيريا بتكسير السليلوز في النباتات الطويلة التي تسقط على الأرض. مثل البكتيريا الأخرى في هذه العائلة، تقوم بإعادة تدوير الكبريت إلى كبريتيد الهيدروجين (المادة التي تعطي البيض المخفوق رائحته المميزة).
يقول موكوبادهياي: "بما أن الهيدروجين يمنع نمو العديد من هذه البكتيريا القديمة، فإنها بالكاد تنتج الهيدروجين". "في المقابل، فإن هذه السلالة المحددة (Desulfurococcus) لا تتأثر بوجود الهيدروجين. أردنا أن نفهم السبب. إحدى الطرق هي مقارنة جينوم هذه البكتيريا بجينوم البكتيريا القريبة منها والتي تفتقر إلى هذه القدرة.
وتنمو هذه البكتيريا القديمة الجديدة بشكل مثالي عند درجات حرارة تتراوح بين 80 و82 درجة مئوية، وهي قريبة من درجة حرارة غليان الماء. يقول الباحث: "إن القدرة على العمل في درجات حرارة عالية توفر مزايا - فالعملية أسرع ولن يتلوث الوعاء الذي يتم فيه الحصول على الهيدروجين بالبكتيريا الضارة الطبيعية، والتي يتم تدميرها في درجات الحرارة هذه". وبدأ المختبر بإجراء تجارب فسيولوجية على السلالة الجديدة على أمل الحصول على معلومات تتعلق بنمو البكتيريا وحركية إنتاج الهيدروجين من ركيزة من السليلوز أو النشا. وبهذه النتائج قدم الباحث طلباً لتسلسل جينومات البكتيريا الجديدة واثنين من "أقاربها" إلى معهد الجينوم المشترك الذي يقوم بتسلسل جينومات الكائنات الحية المرتبطة بمهام وزارة الطاقة مجاناً. يتم اختيار الكائنات المرشحة للدورة من المقترحات البحثية على أساس التفوق العلمي ودرجة الاهتمام التي تثيرها في المجتمع العلمي.
بعد ذلك، يكون لدى الباحثين ستة أشهر قبل أن يتم نقل المعلومات إلى بنك الجينات ليستخدمها المجتمع العلمي بأكمله. وفي منتصف يونيو، وافق المعهد على الاقتراح المعنون: "فحص الجينوم المقارن لإنتاج الهيدروجين من المواد القائمة على السليلوز والنشا بواسطة الآثار القديمة شديدة الحرارة".
لقد ركز المعهد بالفعل على "قريب" آخر لهذه البكتيريا التي تقوم بإعادة تدوير الكبريت لسد الثغرات في الموسوعة الجينومية للبكتيريا والعتائق (GEBA). "وبالتالي، سنتلقى المعلومات الجينومية للبكتيريا التي تكسر السليلوز وتنتج الهيدروجين ومعلومات مماثلة لتلك التي تفتقر إلى هذه الميزة. في الخطوة التالية سنقوم بمحاولات طرح لهذين الجينومين لفهم الجينات التي تساهم في هذه الميزة المهمة. يقول الباحث الرئيسي: "ستؤدي هذه المعلومات إلى مزيد من الأبحاث التي ستركز على البكتيريا القادرة على تحطيم السليلوز لإنتاج الهيدروجين". "هذه مجرد بداية رحلة لاكتشاف عمليات غير معروفة حتى الآن قادرة على تعزيز إنتاج الطاقة بشكل أكثر كفاءة."
المقال موجود على الموقع الإلكتروني لمعهد فرجينيا للتكنولوجيا
تعليقات 11
إلى المستخدم المجهول:
عليك أن ترى وترى.
وإذا تمكن شخص ما من التحسن - فسوف يتحسن.
في رأيي، من الممكن أن نصل في النهاية إلى وضع تأتي فيه كل الطاقة من الشمس ويتم إعادة تدوير جميع المواد المستخدمة (في حين أن الطاقة اللازمة لإعادة التدوير تأتي أيضًا من الشمس).
أعتقد أيضًا أن الدافع موجود بالإضافة إلى عدم وجود خيار، لذلك سيحدث ذلك في النهاية (إذا لم ندمر أنفسنا)
مايكل،
والسؤال هو ما إذا كانت كمية الطاقة التي تأتي من الشمس كافية لحاجات الإنسان، وإذا كان الأمر كذلك، فبأي ثمن؟ يستخدم بناء الخلايا الفولتية أيضًا مواد خطيرة وملوثة وقابلة للتحلل أيضًا. وحتى من أجل إنتاج الطاقة الخضراء، عليك أن تقوم بالتلويث، وعليك أن ترى ما إذا كان عمر الخلية يبرر كمية التلوث المنبعثة أثناء إنشائها.
"نحن لا نرث الأرض من أجدادنا، بل نستعيرها من أبنائنا."
إنه لمن دواعي سرورنا أن نجد مثل هذا الموقع المستثمر في الوقت الحاضر والذي يساهم في المعرفة الإنسانية.
صاحب التعليق الجميل:
الحياة مضحكة لذا اضحك.
قلت كلامي عن الشمس لأوضح لماذا استخدامها "أخضر" بمعنى أنها لا تسبب أي هدر للموارد، على عكس الطرق الأخرى لإنتاج الطاقة.
بشكل عام، الطموح اليوم هو تطوير مثل هذه الثقافة "المستدامة" التي تضمن أن الأرض التي تركناها لأبنائنا لا تقل خيرا عن تلك التي تلقيناها، على الأقل في كل المتغيرات التي كانت تحت سيطرتنا.
وبهذا المعنى، تعتبر الشمس مصدرًا ممتازًا للطاقة.
بالطبع، لكي تصبح مصدرًا مفيدًا للطاقة، يجب أن تجتاز بعض العقبات الإضافية، ولكن كما تبدو الأمور حاليًا (وفي الواقع كما بدت منذ زمن سحيق لأنه منذ زمن سحيق كانت الحياة تعتمد فقط على الطاقة الشمسية) ولا يبدو أن هذه عقبات لا يمكن التغلب عليها.
ولذلك تبدو الشمس، في مجملها، واعدة، في حين تبدو المصادر الأخرى في الوقت نفسه تبشر بالكارثة.
المفاعل في كركور سيحل جميع مشاكل الطاقة في العالم.
مايكل: "صحيح أن الشمس سوف تبلى في النهاية، لكنه سيحدث على أي حال - سواء استخدمنا الطاقة التي تنبعث منها أم لا."
يجب أن أشير إلى أن هذا يبدو سببًا مضحكًا حقًا لاستخدام الطاقة الشمسية
صحيح، لكنهم لم يجدوا حتى الآن طريقة لإنتاج الطاقة النووية بطريقة آمنة تماما (وبحكم التعريف، هذه الطاقة ليست خضراء لأنها تستخدم أيضا موردا مستنزفا).
صحيح أن الشمس سوف تبلى في النهاية، لكنه سيحدث على أي حال - سواء استخدمنا الطاقة التي تنبعث منها أم لا.
بالنسبة لمايكل، بالطبع سينجح الأمر. لكنها ستكون دائمًا ضئيلة مقارنة بالطاقات التي يمكن الحصول عليها من القوة القوية.
نقطة:
على الرغم من أن الطاقة يتم إنشاؤها في الشمس بعملية نووية، إلا أن الأرض ظلت دائمًا تستغني عنها، ومعظم الطاقة اللازمة لجميع أشكال الحياة عليها تم إنشاؤها عن طريق تحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة متاحة.
ما الذي يجعلك تعتقد أنه لن ينجح في المستقبل؟
نوع:
أنت على حق. بالطبع، هذه تجارب فسيولوجية.
"إجراء تجارب فسيولوجية على السلالة الجديدة".. 🙂
حل مشاكل الطاقة = الطاقة النووية. كل شيء آخر هو مجرد ارتباك.