باستخدام نهج جديد يشمل إنزيماً رئيسياً يساعد على تنظيم النيتروجين عالمياً، نجح علماء البيولوجيا الجزيئية في جامعة كاليفورنيا-إرفين، في اكتشاف وسيلة فعالة لتحويل ثاني أكسيد الكربون (CO2) لأول أكسيد الكربون (CO) والتي يمكن تعديلها لتطبيقات تجارية مثل تخليق الوقود الحيوي.

نجح فريق من الباحثين بقيادة يلين هو Yilin Hu التي تشغل منصب أستاذ مساعد بجامعة UCI للبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية في كلية أيالا العلوم البيولوجية، في إنتاج المكون الاختزالي فقط لإنزيم النيتروجيناز nitrogenase في بكتيريا Azotobacter vinelandii واستخدام هذه البكتيريا مباشرة لتحويل CO2 لـ CO. وقد تبين أنّ البيئة داخل خلايا البكتيريا تصلح لتحويل CO2 بحيث تكون أكثر قابلية للتطبيق مستقبلاً لتطوير استراتيجيات إنتاج أول أكسيد الكربون على نطاق واسع. وكانت النتائج مفاجئة للفريق، حيث كان يعتقد سابقاً أنّ إنزيم النيتروجيناز يعمل فقط لتحويل النيتروجين (N2) إلى الأمونيا (NH3) داخل البكتيريا في ظل ظروف مماثلة. ويمكن الاطلاع على الدراسة كاملة على الانترنت في مجلة Nature Chemical Biology.

عرفت Hu وزملاؤها أنّ البيئة داخل خلايا البكتيريا Azotobacter vinelandii صالحة لتفاعلات اختزال أخرى، ويرجع ذلك جزئيا إلى آلياتها المعروفة للحماية من الأكسجين ووجود مركبات فيزيولوجية مانحة للإلكترون. لكنهم كانوا غير متأكدين إذا كانت البيئة داخل الخلايا ستدعم تحويل CO2 لـ CO.

وقد تحمس الفريق عند اكتشاف أنّ البكتيريا يمكنها أن تختزل CO2 وإطلاق أول أكسيد الكربون كناتج، الأمر الذي يجعلها ملائمة كنظام خلوي كامل يمكن مواصلة استكشافه للتوصل لطرق جديدة لإعادة تدوير CO2 في الغلاف الجوي لإنتاج الوقود الحيوي والمنتجات الكيميائية التجارية. وهذه النتائج لفريق Hu تثبت إمكانية استخدام إنزيم النيتروجيناز لتطوير نهج إنتاج وقود يتميز بكفاءة الطاقة وصديق للبيئة.

وقالت Hu “إنّ ملاحظتنا لقدرة البكتيريا على تحويل CO2 لـ CO تفتح آفاقاً جديدة لتعديل التقنية الحيوية لهذا التفاعل إلى عملية تدوير فعالة لغاز الدفيئة لإنتاج مادة أولية لتخليق الوقود الحيوي من شأنها أن تساعدنا للتغلب على تحديين رئيسيين نواجههما في الوقت الحاضر: الاحتباس الحراري ونقص الطاقة.”

المصادر:

Rebelein, JG., & et al. Activation and reduction of carbon dioxide by nitrogenase iron proteins. Nature Chemical Biology (2016). DOI: 10.1038/nchembio.2245

Carbon dioxide conversion process may be adapted for biofuel synthesis. Phys.org. Retrieved January 6, 2017, from http://phys.org/news/2016-12-carbon-dioxide-conversion-biofuel-synthesis.html

شارك هذه المادة!