تمتلك الرخويات مثل الأخطبوطات، والحبار، والسيبيا قدرة مذهلة على تغيير لون جلدها للتمويه في البيئة المحيطة. تعتمد هذه القدرة الفريدة على عدة عمليات بيولوجية تتضمن صبغة طبيعية تسمى زانثوماتين (xanthommatin). ولذلك، تهتم صناعات متعددة باستخدام هذه الصبغة في منتجات مثل الطلاء وواقيات الشمس الطبيعية، لكن البحث في هذه الصبغة كان صعباً. فاستخراج زانثوماتين من الحيوانات ليس فعالاً، كما أن الطرق المخبرية التقليدية مرهقة وقليلة الإنتاجية.
والآن، توصل فريق من الباحثين إلى طريقة لإنتاج كمية من زانثوماتين تفوق الطرق السابقة بألف مرة – وذلك عبر جعل بكتيريا واحدة تقوم بهذه المهمة. وبالرغم من أن هذا قد يبدو مبالغاً فيه، إلا أن هذا الإنجاز له تداعيات مهمة على مجموعة واسعة من المجالات، من بيولوجيا الحيوان والكيمياء إلى مستحضرات التجميل والتطبيقات العسكرية.
“كنا بحاجة إلى نهج جديد كلياً لمعالجة هذه المشكلة،” كما صرحت ليا بوشين، عالمة البيولوجيا الكيميائية والكيمياء الطبيعية في جامعة ستانفورد. بوشين هي المؤلفة الرئيسية للدراسة المنشورة مؤخراً في مجلة Nature Biotechnology. “في الأساس، ابتكرنا طريقة لخداع البكتيريا لإنتاج المزيد من المادة التي نحتاجها.”
[ ذو صلة: أذرع الأخطبوط هي الأكثر مرونة في مملكة الحيوان.]
عادةً، تقاوم الميكروبات استخدام مواردها الأساسية لإنتاج شيء غير مألوف دون التلاعب الحقيقي بجيناتها. لحل هذه المشكلة، ربط بوشين وزملاؤها إنتاج زانثوماتين ببقاء البكتيريا على قيد الحياة. تحديداً، بدأوا ببكتيريا معدلة وراثياً يمكنها العيش فقط إذا أنتجت زانثوماتين ومادة كيميائية أخرى تسمى حمض الفورميك، الذي يغذي نمو الخلية. هذه العلاقة هي في الأساس حلقة ذاتية الاستدامة – إذا لم تنتج البكتيريا زانثوماتين، فإنها لا تنمو، كما أوضحت بوشين.
“إن توفر كميات كبيرة من مادة نادرة سابقاً مثل زانثوماتين يسمح للعلماء باستكشاف خصائصها بطرق متعددة كمضاد للأكسدة، أو صبغة، أو مادة متغيرة اللون في العديد من أنواع المنتجات،” كما يقول برادلي مور، المؤلف الرئيسي للدراسة وكيميائي بحري يعمل في جامعة كاليفورنيا سان دييغو ومعهد سكريبس لعلوم المحيطات. “نحن نستكشف بالفعل فرصاً مع شركة مستحضرات تجميل، كما نبحث تطبيقات عملية أخرى مثل الدهانات وأجهزة الاستشعار.”
وفقاً للفريق، أعربت وزارة الدفاع الأمريكية أيضاً عن اهتمامها. كما يجادل مؤلفو الدراسة بأن طريقتهم يمكن أن تعمل مع مواد كيميائية أخرى، مما قد يساعد الصناعات على الانتقال من المواد القائمة على الوقود الأحفوري إلى بدائل طبيعية.
“بينما ننظر إلى المستقبل، سيرغب البشر في إعادة التفكير في كيفية صنع المواد لدعم نمط حياتنا الاصطناعي لـ 8 مليارات شخص على الأرض،” اختتم مور في البيان. “بفضل التمويل الفيدرالي، فتحنا مساراً جديداً واعداً لتصميم مواد مستوحاة من الطبيعة أفضل للناس وللكوكب.”
