علماء الجامعة الأمريكية يكتشفون إنزيمات جديدة في أعماق البحر الأحمر ذات استخدامات متعددة

اكتشف مجموعة من العلماء من الجامعة الأمريكية بالقاهرة و جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا إنزيمات جديدة في أعماق البحر الأحمر ذات استخدامات متعددة تصلح لمجال صناعات الأدوية و الورق. شارك ستون خبيرا من الجامعتين في رحلة استكشافية على متن السفينة RV/Aegeo حيث قاموا بإجراء دراسات دقيقة، لبرك المياه عالية الملوحة والشعاب المرجانية ورواسب قاع البحر. وقد تم مسح تلك المناطق للكشف عن وجود كائنات دقيقة تتحمل العيش في ظروف قاسية، مثل انعدام الأكسجين، والملوحة الشديدة، ودرجات الحرارة العالية والضغط الجوي المرتفع.

تقول الدكتورة رانيا صيام، رئيس قسم الأحياء وقائد الفريق البحثي بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، "يتطرق بحثنا إلى إيجاد إجابات على تساؤلات عديدة حول تطور الحياة الميكروبية، وإمكانية استخدام هذه الكائنات الدقيقة أو ما تنتجه من بروتينات وإنزيمات في الصناعات التكنولوجية الحيوية والدوائية."

تضمنت رحلة البحث استكشاف خمس برك عالية الملوحة وهى تعد من الأنظمة البيئية التي لم تشهد دراسة كافية في الشق المركزي من البحر الأحمر حيث تتمتع بعمق يصل إلى 2200 متراً ودرجة حرارة تبلغ 70 درجة مئوية. ليس ذلك فحسب، بل أن درجة الملوحة في هذه المنطقة تعادل ثماني أضعاف ملوحة المياه السطحية للبحر الأحمر بينما تحتوي على تركيزات سامة من المعادن الثقيلة . وتوضح صيام " أن الكائنات الدقيقة التي تعيش في هذا الوسط قد تمكنت من التطور بحيث تتحمل الظروف البيئية الصعبة، ولذلك فإننا نبحث في امكانية استخدام الانزيمات التي تنتجها هذه الميكروبات لتحسين العديد من الصناعات."

وقد تقدمت مؤخراً صيام وفريقها البحثي لتسجيل براءة اكتشاف أحد هذه الإنزيمات التي تحتفظ بفاعليتها في ظروف تفاعل قاسية وغير مألوفة، والتي تنتجها الكائنات الدقيقة المتكيفة للعيش في درجات الحرارة العالية والضغط الجوي المرتفع، والتركيزات العالية من المعادن الثقيلة. ويمكن استخدام هذا الانزيم في عدة صناعات مثل المنظفات، واللب أو العجينة الورقية والورق، والجلد، ومنتجات الألبان، والسكر المحلى، والوقود الحيوي، والأدوية.

اتجه البشر إلى استخدام الإنزيمات في الصناعات الغذائية على مدى أعوام طويلة. تقول صيام "لقد سهلت التكنولوجيا الحيوية عزل وتحديد بعض السمات المتنوعة للإنزيمات المطلوبة في عملية الصناعات الغذائية. فقد أتاحت تطوير سلالات خاصة يمكنها المساعدة في تحسين النكهات وجودة المنتجات الغذائية. وقد تستخدم بعض الإنزيمات في جعل عملية صناعة المواد الغذائية أقل تكلفة، بينما قد تطيل بعض الإنزيمات الأخرى من تاريخ انتهاء صلاحية المنتج، أو تثبيت الأطعمة، أو تحديد محتوى الكحول والسكر."

ففي المنظفات، على سبيل المثال، قد يستخدم هذا الإنزيم في تحليل البروتينات التي تسبب البقع. توضح صيام " تعد الإنزيمات التي تتحمل الحرارة من مجالات البحث الشائعة الأن، وأصبح العالم بأكمله يبحث عن مثل هذه الإنزيمات المراد استخدامها في تحسين عملية تنظيف الملابس في دورات الغسيل بالمياه الساخنة وإزالة البقع الصعبة. وبالتالي سيمنح مثل هذا الإنزيم ميزة خاصة لمصنعي المنظفات داخل هذه الصناعة."

فضلاً عن ذلك، فإن لاكتشافات صيام الأخيرة العديد من الاستخدامات في صناعة اللب والورق. وبالإضافة إلى استخدام الإنزيمات والببتيدات في الطب التقليدي، فإن صيام تشير إلى أن الفريق يقوم حالياً ببحث الاستخدامات المختلفة للإنزيمات العلاجية و البحث عن أدوية محتملة مضادة للميكروبات.

وبالإضافة إلى ذلك، تقوم صيام وفريقها البحثي بدراسة تفاصيل الخريطة الجينية للبكتريا التي يتم استخلاص الإنزيمات منها، وتجرى هذه الأبحاث بمركز يوسف جميل لأبحاث العلوم والتكنولوجيا بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، حيث يتم إحضار عينات مياه البحر الأحمر لكي يتم استخلاص الحمض النووي منها وتحديد تسلسل القواعد النيتروجينية (نيوكلوتيدات) به، وهي العملية التي يتم من خلالها فك رموز الحمض النووي كما وكيفا. وتوضح صيام "أنه من خلال تحليل الحمض النووي، يصبح لدينا فهم لخصوصية التركيب الوراثي للكائنات الحية في هذه الأوساط غير المعتادة. وبدلاً من دراسة الحياة في هذه البيئة القاسية عن طريق فحص الكائنات الدقيقة بالعين المجردة أو باستخدام المجهر، وهو الأمر الذي يصعب القيام به في مثل هذا العمق وفي ظل هذه الظروف، فإننا نستخدم الحمض النووي الذي نقوم بعزله لكي نتمكن من التعرف على خصائص الحياة في الأماكن التي يتعذر علينا فيها استخدام المجهر أو الرؤية بأنفسنا."

بالإضافة إلى ذلك، ومن خلال تحليل الحمض النووي، يتمكن العلماء من فهم الجينات والبروتينات التي تساهم في بقاء الكائنات الحية في مثل هذه البيئة. وتقول صيام، التي تأمل في المساهمة في إحداث تقدم علمي إقليمي عن طريق إنشاء قاعدة بيانات شاملة للجينوميات البيئية، "لا تمكننا هذه الأبحاث من التعرف على عوامل استمرار الحياة في مثل هذه البيئات القاسية فحسب، بل إنها تساعدنا أيضا في الوقوف على إمكانيات استخدام مقومات هذه الحياة من الإنزيمات والبروتينات في مجالي التكنولوجيا الحيوية وصناعة الأدوية."