اخبار

باکتری ها از وضعیت درون خاک گزارش میدهند!

باکتری های مهندسی شده علمنا
نوشته شده توسط رقیه شیروانی

خاک یکی از پیچیده ترین و بزرگترین زیستگاه های کره ی زمین است. استفاده از بیوسنسور گازی جدید دانشمندان را قادر می سازد با زیرنظرگرفتن محیط داخل خاک، رفتار اجتماعات میکروبی را دنبال کنند .
محققان دانشگاه رایس در مقاله ای که در مجله ی Environmental Science and Technology منتشر شد، نتایج تحقیقات خود را ارائه دادند. این محققان از باکتری های مهندسی ژنتیکی شده به منظور کنترل ژن های میکروبی در نمونه های خاک استفاده کردند.
انتقال افقی ژن ها فرایندی است که طی آن باکتری ها صفات ژنتیکی را بدون ارتباط والد و فرزندی بین یکدیگر به اشتراک میگذارند. این باکتری های مهندسی شده با استفاده از زیست شناسی مصنوعی به نحوی برنامه ریزی شدند که هنگام تبادل DNA طی فرایند انتقال افقی ژن ها با آزاد کردن گاز “متیل هالید” وقوع این فرایند را گزارش بدهند! آنزیم “متیل هالید ترانسفراز” پروتئینی است که مسئول تولید این گاز است.
استفاده از این بیوسنسور به محققان اجازه میدهد که فعل و انفعالات خاک را بی درنگ و بدون اینکه نظم اکوسیستم خاک را به هم بریزند،کنترل کنند.
استفاده از پروتئین ردیاب فلورسنت به بیوشیمیست ها برای ردیابی بیان پروتئین ها و دیگر فرایند ها در سیستم های زیستی کمک میکند. سنسور گازی نیز با ردیابی فرایند های محیطی برای محققان حوزه ی محیط زیست نقشی مشابه پروتئین فلورسنت را بازی خواهد کرد. طبق آزمایش های انجام شده برخلاف پروتئین فلورسنت سبز که برای عمل نیاز به اکسیژن دارد، سنسور های گازی در شرایطی با اکسیژن پایین یا بدون اکسیژن نیز کارآمد بودند.
کارولین ماسیلو(Caroline Masiello) پروفسور زمین شناسی میگوید : «این مقاله یک ابزار جدید را برای مطالعه ی شیوه ی تبادل مواد ژنتیکی در محیط، معرفی میکند. پرداختن به این موضوع حائز اهمیت است زیرا فرایند انتقال افقی ژن ها از جنبه های مختلفی بر زندگی انسان ها موثر است. یکی از موارد اهمیت آن بررسی نحوه ی تبادل ژن های مورد نیاز برای تثبیت نیتروژن و کمک به رشد گیاهان توسط باکتری های ریزوبیوم (باکتری های همزیست با گیاهان) است. همچنین باکتری ها مقاومت آنتی بیوتیکی را در خاک با فرایند انتقال ژن افقی میان یکدیگر به اشتراک می گذارند.»
از این پس انتظار میرود که این بیوسنسورهای گازی برای مطالعه ی تثبیت نیتروژن در کشاورزی، تبادل مقاومت آنتی بیوتیکی در تصفیه خانه های فاضلاب، انتقال ژن در شرایطی که مواد مغذی اندک هستند و برای درک ارتباط بین بیان ژن ها در خاک با رهاسازی گاز های گلخانه ای مورد استفاده قرارگیرند.
جاناتان سیلبرگ (Jonathan Silberg) دانشیار بیوشیمی و زیست شناسی سلولی میگوید: «ایده ی استفاده از این بیوسنسور ها، درهای زیادی از رمز های ناگشوده ی ژنتیکی را بر روی ما باز میکند. حالا ما به دنبال این هستیم که با ایجاد برنامه های ژنتیکی پیچیده تر با استفاده از دانش زیست شناسی مصنوعی، اطلاعات دقیق تری از انواع دیگر پدیده های زیستی بدست آوریم.»
محققان امیدوارند که به زودی بتوانند خاک های کشاورزی را به منظور تنظیم دقیق رشد محصولات، آبیاری و استفاده از کود ها، مورد آزمایش قرار دهند. رسیدن به سطح بهره وری بیشتر و عدم اتلاف محصولات هدف تحقیقات است. تلاش ها برای ابداع ابزارهایی با تکنولوژی پیشرفته که برآورد دقیق تری از وضعیت خاک بدهد ادامه دارد.
محققان تاکید دارند که فعلا این ابزار برای مطالعه ی خاک درمحیط آزمایشگاه است. میکروب های دستکاری شده به محض بدست آمدن نتایج تخریب شدند.
آزمایشگاه رایس بر روی نمونه های خاک فرستاده شده از مرکز زیستی کلاگ ( Kellogg) (مرکز تحقیقات بلند مدت محیط زیست در میشیگان) آزمون هایی را انجام داد. طی این آزمایش ها، باکتری اشرشیا کولی ( Escherichia coli ) مهندسی شده به نمونه ها اضافه شد. این باکتری ها به نحوی برنامه ریزی شده بودند تا به محض انتقال DNA خود به سایر میکروب ها، گاز آزاد کنند. طبق نتایج به دست آمده سیگنال های آشکار شده از تولید گاز حدود ۱۰۰۰۰ بار بیشتر از محدوده ی تشخیص آزمایشگاه بود.
جرج بنت ( George Bennett) میکروبیولوژیست عقیده دارد که این که پروتئین های گزارشگر میتوانند برای مطالعه ی انواع میکروب های خاک مورد استفاده قرار بگیرند و برخی از آنها در حال حاضر در مرحله ی آزمایشی هستند.

باکتری مهندسی علمنا

تصویر : هنگامی که باکتری های مهندسی شده ، اطلاعات ژنتیکی را از باکتری دیگر دریافت کردند نوعی گاز آزاد میکنند و به این وسیله عمل انتقال ژن را گزارش می دهند .

درباره نویسنده

رقیه شیروانی

۱ دیدگاه

دیدگاه شما چیست