|
شماره سوم سال اول ماه سرطان 1387 |
|
تولید سوخت زیستی از پسمانده های گیاهگروهی از محققان در دانشگاه ایالتی میشیگان آمریکا، به سرپرستی یک دانشمند ایرانی، موفق شده اند با استفاده از نبات جواری و آنزیم موجود در معده گاو سوخت زیستی یا گیاهی ارزان تولید کنند. این گونه جدید ذرّت که از نظر ژنتیکی تغییراتی در آن ایجاد شده، تولید سوختهای زیستی را بسیار مقرون به صرفه می کند بدون اینکه به بذر گیاه آسیبی برسد. در حال حاضر تولید سوختهای زیستی از جمله اتانول، بیشتر به وسیله دانه های گیاه انجام می شود و از برگها و ساقه گیاه استفاده نمی شود، چرا که شکستن (تجزیه) سلولز موجود در برگها و ساقه ذرت و تبدیل آن به قند و اتانول، روندی بسیار دشوار و پرهزینه است. اما کشف جدید، این امکان را فراهم می کند که از برگها و ساقه های گیاه، که پس مانده های آن محسوب می شوند، برای تولید ارزان اتانول استفاده شود و دانه های گیاه هم بدون آنکه به سوختی بدل شود مانند گذشته به عنوان مواد غذایی مصرف شود. پژوهشگران دانشگاه ایالتی میشیگان به سرپرستی دوکتور مریم بهروز (استیکلن) موفق شدند ذرتی را تولید کنند که حاوی آنزیم خاصی است. این همان آنزیمی است که به گاو امکان می دهد که برگها و ساقه های فیبری گیاه را هضم کرده و به قندهای ساده تبدیل کند. دوکتور بهروز درباره ایده اولیّه این تحقیق می گوید: "کشف ها و اختراعات ما همیشه از طبیعت الهام می گیرد. در این مورد من فکر کردم که یک گاو که مثلا در آفریقا زندگی می کند و فقط علف های بیابانی و بتّه های خار می خورد، چطور می تواند آنها را هضم کند و به انرژی تبدیل کند. بعد متوجه شدیم که میکروبی در داخل شکم دوم یا معده دوم گاو وجود دارد که دارای آنزیم خاصی است و علفی که می خورد به کمک آن، به انرژی تبدیل می شود." محققان این ژن مخصوص را به ژنوم گیاه ذرّت اضافه کردند. به این ترتیب قند موجود در برگ ها و ساقه گیاه ذرت بدون اضافه کردن مواد شیمیایی مصنوعی گران قیمت، به قندهای ساده تبدیل می شود و در مرحله بعد از آن اتانول گرفته می شود. سه نسل ذرّت برای تبدیل فیبر به قند سه نوع آنزیم مختلف لازم است. ذرّت جدیدی که در دانشگاه ایالتی میشیگان تولید شده دارای هر سه آنزیم لازم است که در سه مرحله به ذرت اضافه شده است: · ذرت نسل اول در سال ۲۰۰۷ با کمک آنزیمی تولید شد که در میکروب موجود در چشمه های آب گرم وجود داشت. آنزیمی که با آن می شود سلولز گیاه را به دو قسمت بزرگ (پلی ساکارید) تقسیم کرد. · ذرت نسل دوم با کمک ژن موجود در نوعی سمارق طبیعی به وجود آمد که قطعات بزرگ سلولز را که از مرحله اول به دست آمده بود به قندهای دو تایی (دی ساکارید) تبدیل می کند. · ذرت نسل جدید با کمک آنزیم موجود در معده گاو تولید می شود. آنزیمی که مولکولهای قندهای دو تایی را به قندهای ساده (مونو ساکارید) می شکند و این قندهای ساده به راحتی قابل تبدیل به اتانول هستند. به گفته کارشناسان این مسئله مهم است که عاملی خارجی به بخش خوراکی گیاه یعنی بذر آن اضافه نشود. اما محققان چطور توانستند کاری انجام دهند که این ژن، روی بذر گیاه اثر نگذارد و فقط بر روی برگ و ساقه گیاه اثر کند. دکتر بهروز می گوید: "برای این که این آنزیم روی بذر گیاه اثر نکند، ما این ژن را وصل کردیم به دستگاه فتوسنتز گیاه که در واقع انرژی آفتاب را می گیرد و در قسمت سبز گیاه یا بخش های کلروفیل دار انرژی درست می کند. یعنی این ژن را وصل کردیم به ژنی که گیاه را سبز نگه می دارد. در نتیجه این آنزیم، فقط روی قسمت سبز گیاه درست می شود." به گفته کارشناسان وقتی که یک عامل خارجی به گیاه اضافه می شود گیاه دو راه دارد یا از بین برود و یا عامل خارجی از جمله آنزیم را از بین ببرد اما این دانشمندان به دنبال راهی بودند که نه گیاه از بین برود و نه آنزیم را از بین ببرد. دانشمندان دانشگاه ایالتی میشیگان آمریکا ژن را به گونه ای برنامه ریزی کردند تا آنزیم پس از تولید در قسمت سبز گیاه فوری در واکوئل سلول انبار شود و در آنجا بماند تا وقتی که گیاه درو شده و خرد شود. به محض خرد شدن گیاه، آنزیم کمک می کند که فیبر گیاهی به قند تبدیل شود و آن قند بعدا به اتانول تخمیر شود. افزایش بهای مواد غذایی و نگرانی از سوختهای زیستی این روزها قیمت مواد غذایی و کشاورزی به طور منظم در حال افزایش است. کارشناسان دو عامل اصلی را در افزایش بهای مواد غذایی دخیل دانسته اند. یکی کاهش ارزش دلار و دیگری افزایش بهای نفت. بالا رفتن قیمت نفت منجر به اقتصادی تر شدن تولید سوختهای زیستی شده که از ذرت، نیشکر، سویا و بعضی دیگر از دانه های گیاهی بدست می آید. اما برنامه جهانی غذا وابسته به سازمان ملل متحد اعلام کرده است که در سال گذشته یک صد میلیون تن غله برای تولید اتانول مورد استفاده قرار گرفته و این میزان به سرعت در حال افزایش است. با اتانولی که از ۲۳۰ کیلوگرم ذرت بدست می آید تنها می توان یک بار باک بنزین یک اتومبیل خانواده را پر کرد. در حالیکه این مقدار ذرت برای تغذیه یک سال همان خانواده کافی است. به همین دلیل بانک جهانی و سازمان ملل متحد هشدار داده اند که در حالی که مردم جهان دچار گرسنگی اند نباید مواد غذایی آنها را به سوخت تبدیل کرد. امکان استفاده از کشف جدید در ایران دکتر بهروز معتقد است که در ایران هم می توان از کشف جدید برای تبدیل پسمانده های نیشکر و برنج به سوخت گیاهی استفاده کرد درحالی که اکنون این پس مانده ها را می سوزانند، فرآیندی که باعث آلودگی هوا و حتی شیوع بیماری آسم می شود: "همین ژن را می توان در برنج و نیشکر گذاشت اما به گونه ای که این ژن در مورد برنج داخل بذر گیاه یا بخش خوراکی آن وارد نشود و فقط روی برگها و ساقه گیاه اثر بگذارد و در مورد نیشکر این آنزیم به آن قسمتی که شکر در آن جمع می شود وارد نخواهد شد و فقط به قسمتهایی وارد می شود که امروزه سوزانده می شود." بر اساس پیش بینی ها تا سال ۲۰۳۰ میلادی یعنی ۲۲ سال دیگر و با رشد جمعیت جهان، تقاضا برای مواد غذایی پنجاه درصد بیشتر می شود. کشف جدید دانشمندان دانشگاه ایالتی میشیگان، در حقیقت نه تنها باعث تولید ارزان اتانول می شود که نسبت به سوختهای فسیلی، آسیب کمتری به محیط زیست می رساند، بلکه می توان از بخش اصلی گیاه یعنی دانه های آن، به عنوان ماده غذایی استفاده کرد. این تحقیق هم اکنون در دانشگاه ایالتی میشیگان به پایان رسیده و ثبت شده است. گزارشی در مورد این تحقیق در جدیدترین شماره مجله “Nature Review Genetics” (ژوئن ۲۰۰۸) به چاپ رسیده است.
|