بكتيريا الدكتور وايزمان تضرب للمرة الثانية

من المؤكد أن الدكتور حاييم وايزمان كان سيشعر بالرضا من الأخبار القائلة بأن البكتيريا التي لعبت دورًا مهمًا في جهوده لإقامة دولة إسرائيل، قد يكون لها إنجاز دولي آخر يُحسب له 

 
 
من اليمين: د. يوآف باراك، د. إيلي مورغ، هداس غيليري، ألون كاربول، إيليت نوح، راشيل هايمويتس، يوناتان كاسبي والبروفيسور إد باير. من الورق إلى السكر
ومن الممكن أن تعود الجرثومة التي ساهمت بشكل كبير في تحقيق الرؤية الصهيونية وتساهم أيضاً في تحقيق رؤية إعادة تدوير النفايات ذات نسبة السليلوز العالية، ومن المؤكد أن الدكتور حاييم وايزمان كان سيشعر بالرضا لخبر أن البكتيريا التي لعبت دوراً مهماً في جهوده لإقامة دولة إسرائيل، قد يكون لها إنجاز دولي آخر يُحسب له.

وباعتباره عالما شابا واعدا في مجال الكيمياء العضوية، اكتشف وايزمان في مانشستر، قبل الحرب العالمية الأولى، بكتيريا تنتج الأسيتون وكحول البوتيل. وعلى الرغم من أن أحد كبار الأساتذة في الجامعة نصحه "بصب هذه الأشياء في الحوض"، إلا أن وايزمان واصل التحقيق في البكتيريا. يتم تسجيل الاستمرارية في كتاب أخبار الأيام. عندما اندلعت الحرب، كان هناك نقص حاد في مادة الأسيتون التي كانت ضرورية لإنتاج البارود، وكان الأسيتون آنذاك ينتج بشكل أساسي من الخشب، ولكن بسبب نقص هذه المواد الخام، برزت أهمية بكتيريا دكتور وايزمان، التي كان قادرا على إنتاج الأسيتون من الذرة، وزيادة.

وبناء على طلب الحكومة البريطانية، أنتج وايزمان باستخدام البكتيريا كميات كبيرة من المادة الحيوية. وقد رفع هذا الإنجاز من مكانته، وساعده في تحقيق وعد بلفور التاريخي عام 1917، الذي وعد بإقامة وطن قومي لليهود في أرض إسرائيل.

وفي هذه الأيام، تعود البكتيريا التي تسمى Clostridium acetobutylicum إلى طليعة العلوم. وجد البروفيسور إدوارد ("إدي") باير، من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، طريقة لاستخدام بكتيريا دكتور وايزمان لتقليل التلوث البيئي وإنتاج المواد في نفس الوقت. يتعلق الأمر بتجنيد البكتيريا لتكسير السليلوز، وهو المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية.

السليلوز عبارة عن سلسلة مستقرة من جزيئات السكر، والتي تمنح الخشب قوته ويعمل كمكون مهم في المنتجات الأساسية مثل القماش والورق. إن سلسلة مكونة من أكثر من سبع وحدات سكر تنتج بالفعل مادة غير قابلة للذوبان، ولكن السليلوز قد يحتوي على ما يصل إلى 10,000 وحدة سكر، مما يجعلها مادة قوية بشكل خاص. في الطبيعة، يتم تكسير ألياف السليلوز الموجودة في الأشجار والنباتات الأخرى بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، في التربة والمياه. ولأداء هذه المهمة المعقدة، تستخدم تلك الكائنات الحية الدقيقة نوعًا من الآلة الجزيئية التي تتكون من نوع من "العمود المرفقي" الذي يحمل عدة إنزيمات. تقوم هذه الآلة، وهي السليلوز، بتكسير السليلوز القاسي وغير القابل للذوبان، وتقطيعه إلى وحدات من السكريات القابلة للذوبان التي تعود إلى دورة النشاط الكيميائي الحيوي للخلايا النباتية. تكمن المشكلة في أن السليلوز الطبيعي يواجه صعوبة بالغة في تفكيك السليلوز الموجود في المنتجات التي يصنعها الإنسان، مثل الورق. ونتيجة لهذا فإن مليارات الأطنان من الورق غير القابل للتحلل تتراكم في مواقع النفايات، الأمر الذي يؤدي إلى خلق مشكلة بيئية عالمية ذات أبعاد هائلة.

البروفيسور إدوارد ("إدي") باير، من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، والبروفيسور رافائيل ليميد من جامعة تل أبيب، الذي اكتشف السليلوز في عام 1983، وفي السنوات التي تلت ذلك أوضح تركيبه، يقومون الآن ببناء السليلوزات "حسب الطلب"، والتي يمكنها إجراء العديد من العمليات المختلفة، بما في ذلك تمزيق الورق بكفاءة. يمكن لهذه السليلوزات "المبادرة" أن تعمل بشكل مستقل، أو كجزء من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. ولتغيير وتحسين كفاءة السليولوزوم، يستخدم العلماء أساليب الهندسة الوراثية، التي تسمح لهم بإضافة وطرح وإعادة تصميم وحدات فرعية مختلفة مدرجة في آلة السليلوز. وبهذه الطريقة، ابتكر العلماء مئات الأنواع من السليلوزومات، أحدها، الذي وجد أنه الأكثر فعالية، يعتمد على مزيج من ثلاثة إنزيمات. يحتوي هذا السليلوز على إنزيمات تعمل وفق طريقتين متكاملتين. يقوم أحد الإنزيمات بقطع الخلية عندما يحبسها في فتحة في بنيتها، مثل نوع من "بكمن". يقطع الإنزيم الثاني السلسلة الجزيئية للخلية عندما يمررها عبر قناة موجودة في بنيتها.

لا يزال استخدام هذا السليلوز الهندسي بعيدًا عن التطبيق في معالجة النفايات، ولكن في المختبر يمكننا بالفعل رؤية براعم النجاح: حيث تمكن السليلوز الاصطناعي من تحويل الورق الممزق إلى عجينة من السكريات الثنائية القابلة للذوبان، في غضون يوم واحد. "الطبيعة لا تتغلب على الورق بمفردها. "لذلك، نحن نهدف إلى إنشاء السليلوز الذي سيؤدي إجراءات لم تكن متوقعة، ولم تكن مطلوبة من قبل التطور"، يقول البروفيسور باير.

يعمل العديد من العلماء، في أنحاء مختلفة من العالم، على تطوير طرق لتحسين وظيفة السليلوز في الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. أعاد مسار العمل هذا بكتيريا الدكتور وايزمان إلى مركز الصدارة. ومع فك رموز الجينوم ورسم خرائطه، أصبح من الواضح أن Clostridium acetobutylicum

 هناك جينات للسليلوز. ولكن تمامًا مثل النفايات التي تم نسيانها في القبو لسنوات عديدة، فإن هذا السليلوز غير نشط، لذلك لا تستخدمه البكتيريا. وبعد أبحاث ونتائج البروفيسور باير، بدأ العلماء الفرنسيون في استخدام أساليب الهندسة الوراثية، بهدف إعادة تنشيط السليلوز في بكتيريا الدكتور وايزمان، وجعلها تنتج الأسيتون وكحول البوتيل من نفايات الورق، وليس من الذرة، كما حدث. خلال سنوات الحرب العالمية الأولى. ويبدو أن البكتيريا التي ساهمت بشكل كبير في تحقيق الرؤية الصهيونية، ستعود وتساهم أيضاً في تحقيق رؤية إعادة تدوير النفايات عالية السليلوز.

 
 
 
هيكل السليلوز