طبیعت

“اسپور”، موتور کوچک پر قدرت باکتری

۳۶۶۶۳
نوشته شده توسط فریبا اکرمی

برخی از باکتری ها زمانی که در شرایط سخت از جمله کمبود مواد غذایی (منبع کربن و ازت)، خشکی و دمای زیاد قرار میگیرند، دیواره ی ضخیمی دور خود میسازند. این دیواره ی ضخیم که تا زمان سازگار شدن شرایط محیطی باقی می ماند را “اسپور” می نامند. اسپورها ممکن است دور تا دور ناحیه کروموزومی باکتری را در بربگیرند.
مرحله تشکیل اسپور در فاز رشد باکتری است. اسپورها فقط در باکتری هایی تولید می شوند که ژن های مخصوص اسپورزایی داشته باشند. اسپورزایی یک وجه تشخیص و افتراق برای باکتری محسوب می شود. در فرایند اسپور زایی ۲۰۰ ژن دخالت دارند. باکتری ها در زمان احساس خطر اگر ژن اسپورزایی داشته باشند خود را به اسپور تبدیل می کنند.
به نوعی اسپور باعث محافظت از باکتری در برابر شرایط نامساعد محیطی می شود. و بعد با از بین رفتن این شرایط نامساعد، اسپور از بین رفته و باکتری مجددا فعالیت خود را آغاز می کند.
امروزه در صنعت از اسپور در صنایع لبنی، بررسی آلودگی محیط، کنترل حشرات، و غیره استفاده می کنند. اما تازه ترین یافته ی دانشمندان در این زمینه، استفاده از اسپورها به عنوان ماشینی پرقدرت است. ممکن است اکنون شما یک ماشین معمولی را متصور شوید؛ اما این ساخته بشر برخلاف تصور شما می باشد. این ماشین از پیچ و مهره و آلومینیوم ساخته نشده است بلکه مکانیزم آن استفاده از تبخیر هوا به وسیله ی اسپورهای باکتریایی است.
در این مطالعه که در مجله nature communication منتشر شده است، محققان دانشگاه کلمبیا ماشینی را از اسپورهای باکتریایی طراحی کرده اند که در این ماشین از قدرت تورم و چروکیدگی اسپورها نسبت به شرایط رطوبت محیطی استفاده شده است. شاید نمونه های اولیه از دید شما یک بازی کودکانه به نظر آید ولی با این طراحی میتوان انرژی پتانسیل عظیمی تولید کرد.
سرپرست این تیم بیان داشته است: این طراحی بیش از یک دهه، به طول کشیده شده است. وقتی برای اولین این تبدیل حالت در اسپورها و انرژی زیادی که برای این تغییر حالت استفاده می شود را مشاهده کردم، جرقه ای برای استفاده از این انرژی در زندگی روزمره به ذهنم خطور کرد.
اسپور قادر به برداشت مقدار زیادی از انرژی خود از طریق آب است. وقتی که در محیط رطوبت وجود ندارد این اسپورها چروکیده هستند و وقتی که در محیط مرطوب قرار می گیرند، متورم می شوند. این تبدیل حالت نیاز به انرژی بسیار بالایی داشته و در باکتری این انرژی توسط چرخه های بیوشیمیایی تامین می شود.
بر مبنای این طرح دستگاه ساخته شده بر روی سطح یک مخزن آب قرار داده شده و با قرار دادن یک کرکره به رطوبت اجازه ی ورود یا خروج داده می شود. با این کار می توان تغییر شکل اسپور را به کنترل در آورد. این اسپورها به کرکره ها متصل شده اند و زمانی که رطوبت کافی نیست، آن ها جمع شده و کرکره ها بسته می شوند. در صورت تامین رطوبت کافی اسپورها متورم شده و کرکره ها باز می شوند. اسپورها بر روی پوشش های پلاستیکی قرار گرفته اند. با این تبدیل حالت و انرژی آزاد شده از آن ، دستگاه این قدرت تبخیر را به موتور تعبیه شده منتقل می کند و در نهایت این انرژی منجر به بلند کردن وزنه های سنگین و جابجایی وسایل می شود.
این تیم تحقیقی اظهار کرده است که این دستگاه قدرت کافی را برای تولید برق در لامپ ها داشته و هم چنین شاید بتوان از این دستگاه برای تامین نور در میان دریاها و یا حتی انرژی ژنراتورها استفاده کرد.
در حال حاضر به طور منظم این نوارهای چسبی حاوی اسپور در این دستگاه تعویض می گردند. چون قدرت باد منجر به جدا شدن اسپورها می شود. تمام سعی این گروه بر آن است تا از ابزار اتصال محکم تری به جای نوارهای چسبی استفاده کنند تا مجبور به تعویض این نوارها نباشند.
در تئوری این دانشمندان، اسپورها قادر به تولید انرژی بیشتری در هر فوت مربع در مزارع بادی هستند. هزینه تولید این دستگاه در مجموع ۵ دلار است و شاید بتوان روزی از این دستگاه در مزارع بادی برای تامین انرژی استفاده کرد تا جایگزین تجهیزات سنگین و پرهزینه حال حاضر شود.

درباره نویسنده

فریبا اکرمی

۳ دیدگاه

دیدگاه شما چیست