آرین محمدی پور برگزیده اولین جشنواره بین المللی کاسپین مقاله پژوهشی «میکروبهای پلاستیکخوار؛ حامی کاسپین» نوشته آرین محمدی پور ، در نخستین دوره جشنواره بینالمللی کاسپین، در میان دهها اثر داخلی و خارجی توانست عنوان برگزیده را از آن خود کند.این
مقاله با پرداختن به راهکارهای نوین زیستفناوری برای مقابله با آلودگیهای پلاستیکی دریای خزر، نگاه داوران بینالمللی را به خود جلب کرد.در مراسم اختتامیه نخستین جشنواره بینالمللی کاسپین که با حضور پژوهشگران، استادان دانشگاه و فعالان زیستمحیطی از کشورهای مختلف برگزار شد، مقاله «میکروبهای پلاستیکخوار؛ حامی کاسپین» به عنوان یکی از آثار برگزیده معرفی شد. این مقاله به بررسی نقش میکروارگانیسمهای تجزیهکننده پلاستیک در کاهش بحران زیستمحیطی دریای خزر پرداخته و راهکارهایی علمی برای استفاده از ظرفیت بیوتکنولوژی در حفاظت از بزرگترین دریاچه جهان ارائه کرده است.این پژوهش ضمن مرور تازهترین یافتههای علمی در حوزه زیستفناوری، نشان میدهد که برخی گونههای میکروبی قابلیت بالایی در تجزیه ترکیبات پلیمری دارند و میتوانند به عنوان «زیستپاککنندههای طبیعی» در پروژههای حفاظت از محیطزیست به کار گرفته شوند. اهمیت این موضوع در شرایطی دوچندان میشود که دریای خزر با معضل انباشت پلاستیک و آلودگیهای صنعتی روبهرو است و راهکارهای کلاسیک برای مقابله با این بحران کارایی چندانی نداشتهاند
.نویسنده این مقاله، آرین محمدی پور از پژوهشگران و فعالان عرصه علم و فرهنگ ایران، تاکنون در حوزههای بیوتکنولوژی، محیط زیست و ادبیات علمی آثاری قابل توجه منتشر کرده و موفق به کسب افتخارات ملی و بینالمللی متعددی شده است. این موفقیت، گامی مهم در معرفی ظرفیتهای علمی پژوهشگران ایرانی در سطح بینالمللی و یادآوری نقش بیوتکنولوژی در حفاظت از محیطزیست دریای خزر است. مقاله «میکروبهای پلاستیکخوار؛ حامی کاسپین» اکنون میتواند به عنوان مرجعی علمی برای پژوهشهای آینده در زمینه کاهش آلودگیهای پلاستیکی مورد استفاده قرار گیرد.شرح کامل این مقاله بدین صورت است :پژوهشهای چند دهه اخیر نشان دادهاند که برخی باکتریها و قارچها توانایی آن را دارند که پلیمرهای مصنوعی مانند پلیاتیلن ترفتالات (PET) را تجزیه کنند. این موضوع نخستین بار زمانی خبرساز شد که گروهی از محققان ژاپنی به رهبری شوسوکه یوشیدا در سال ۲۰۱۶ گونهای به نام Ideonella sakaiensis را معرفی کردند. این باکتری میتواند PET را با استفاده از آنزیمهای اختصاصی موسوم به PETase و MHETase به ترکیبات سادهتر مانند اتیلن گلیکول و ترفتالات تجزیه کند. این یافته نه تنها نگاه دانشمندان بلکه نگاه عموم مردم را نیز به خود جلب کرد. دکتر یوشیدا در آن زمان گفت: «برای نخستین بار، ما شاهد آن بودیم که یک میکروب قادر است چیزی که بشر ساخته و در طبیعت غریب بوده را به غذای خود بدل کند.» همین جمله کافی بود تا تیتر بسیاری از رسانههای علمی و عمومی شود و نام این باکتری به نمادی از امید در برابر بحران پلاستیک تبدیل گردد. پلاستیکها از دهه ۱۹۵۰ تاکنون بیش از ۸ میلیارد تُن در جهان تولید شدهاند و بخش قابل توجهی از آنها یا در طبیعت رها شده یا به اقیانوسها و دریاها راه یافتهاند. در گزارش «United Nations Environment Programme» آمده است که سالانه بیش از ۱۳میلیون تُن پلاستیک وارد محیطهای آبی میشود. دریای کاسپین نیز از این آسیب بیبهره نمانده است. مطالعات اخیر پژوهشگران ایرانی و روسی نشان دادهاند که میزان میکروپلاستیکها در ماهیهای خوراکی دریای خزر رو به افزایش است و این نه تنها اکوسیستم را تهدید میکند، بلکه زنجیره غذایی انسان را نیز آلوده میسازد. همانگونه که پروفسور ریچارد تامپسون، یکی از پیشگامان پژوهش در حوزه میکروپلاستیکها، هشدار داده است: «پلاستیکهایی که امروز وارد آب میکنیم، نه تنها ماهیها، بلکه نسلهای آینده انسانها را نیز تحت تأثیر قرار میدهند.» از دیدگاه میکروبیولوژی، توانایی باکتریها در تجزیه پلیمرهای مصنوعی به شدت به ساختار آنزیمی وابسته است. آنزیم PETase دارای یک جایگاه فعال هیدرولیتیک است که قادر به شکستن پیوندهای استری سخت و مقاوم PET میباشد. ساختار کریستالوگرافی این آنزیم در سالهای اخیر رمزگشایی شد و دانشمندان دریافتند که انعطافپذیری بخشهای خاصی از آنزیم، مانند لوپهای اطراف جایگاه فعال، کلید توانایی آن در تعامل با پلیمرهای هیدروفوبیک است. همین یافته باعث شد که گروههای تحقیقاتی از تکنیکهای مهندسی پروتئین هدایتشده توسط هوش مصنوعی استفاده کنند تا نسخههایی بهینهسازیشده با فعالیت و پایداری بیشتر ایجاد کنند. در سال ۲۰۲۰، تیمی به رهبری ویوین تورنیه در فرانسه موفق شد PETase را بازطراحی کرده و به آنزیمی دست یابد که قادر است در عرض چند ساعت بطریهای پلاستیکی را به ترکیبات اولیه خود تجزیه کند. این کار نشان داد که فرایند بازیافت زیستی میتواند جایگزینی واقعی برای بازیافت شیمیایی یا حرارتی باشد که هم پرهزینه و هم آلاینده است. تورنیه در مقاله خود در مجله Nature نوشت: «ما اکنون در آستانه عصری هستیم که میتوانیم چرخه کربن مصنوعی را همانند چرخههای طبیعی بازسازی کنیم.» البته Ideonella sakaiensis تنها موجود پلاستیکخوار کشفشده نیست. گونههایی از قارچهای جنس Aspergillus و Fusarium نیز نشان دادهاند که قادر به تخریب پلیاتیلن و پلیپروپیلن هستند. حتی برخی گونههای حشرات مانند کرم موم (Galleria mellonella) و سوسکهای آرد (Tenebrio molitor) توانستهاند با کمک میکروبیوم روده خود بخشی از پلاستیکها را تجزیه کنند. در حقیقت، این همزیستی میان حشره و میکروب است که توانایی تجزیه را به وجود میآورد، نه خود حشره به تنهایی. آنچه این یافتهها را بهویژه جذاب میسازد، مفهوم «coevolution» یا تکامل همزمان است. برخی دانشمندان معتقدند که در چند دهه اخیر، به دلیل حضور انبوه پلاستیک در طبیعت، فشار انتخابی جدیدی بر میکروارگانیسمها وارد شده است. به بیان دیگر، میکروبها در حال یادگیری هستند تا این ماده غریب را به بخشی از متابولیسم خود تبدیل کنند. پروفسور مارتین وینتر از دانشگاه کوپنهاگ میگوید: «ما شاهد یک انقلاب تکاملی در زمان واقعی هستیم. پلاستیکها به اندازه کافی در محیط فراگیر شدهاند تا محرکی برای نوآوری زیستی شوند.» با این حال، چالشها فراواناند. میزان تجزیه طبیعی پلاستیک در محیط توسط میکروبها هنوز بسیار کند است. پلاستیکهایی که به صورت میکروپلاستیک در آب پخش میشوند، سطح تماس گستردهای دارند اما اغلب به دلیل کریستالین بودن و هیدروفوبیک بودن به سختی تجزیه میشوند. به همین دلیل پژوهشگران به دنبال راهکارهایی برای پیشفرآوری پلاستیکها هستند، مانند استفاده از نور فرابنفش یا اکسیدکنندهها برای ایجاد ترکهای شیمیایی در پلیمر، تا دسترسی میکروبها به پیوندهای داخلی آسانتر شود. این ترکیب فناوری شیمی و زیستشناسی میتواند سرعت فرایند را چند برابر کند. افزون بر آن، حوزه بیوانفورماتیک نیز به شدت وارد این میدان شده است. با استفاده از الگوریتمهای یادگیری ماشین، پژوهشگران هزاران ژنوم میکروبی را غربال کردهاند تا آنزیمهایی مشابه PETase یا حتی کارآمدتر از آن را بیابند. پایگاه دادههایی مانند MGnify اکنون سرشار از توالیهای ژنتیکی است که هر یک میتواند سرنخی از یک آنزیم پلاستیکخوار جدید باشد. این جستوجوی دیجیتالی در مقیاس بزرگ باعث شده است که در عرض چند سال تعداد زیادی آنزیم بالقوه شناسایی شود. دکتر جرج چرچ، زیستشناس برجسته هاروارد، اشاره کرده است: «بیوتکنولوژی آینده در دل دادهها نهفته است؛ ما میتوانیم پیش از دیدن یک موجود زیر میکروسکوپ، تواناییهایش را در کامپیوتر پیشبینی کنیم.» ارتباط این موضوع با دریای کاسپین اهمیت دوچندان دارد. این دریاچه عظیم، نه تنها یک ذخیرهگاه طبیعی بینظیر است، بلکه بخشی از هویت فرهنگی ملتهای پیرامون خود نیز به شمار میآید. آلودگی پلاستیکی در کاسپین نه تنها تنوع زیستی را تهدید میکند، بلکه آیندگان را از بخشی از میراث فرهنگیشان محروم خواهد ساخت. تصور کنید که روزی داستانهای اساطیری، شعرهای عاشقانه و موسیقیهای محلی که از کاسپین الهام گرفتهاند، تنها در کتابها باقی بمانند، چون طبیعت آن دیگر زنده و پویا نیست. از سوی دیگر، نباید فراموش کرد که تلاش برای استفاده از میکروبهای پلاستیکخوار با چالشهای اخلاقی و فنی همراه است. یکی از دغدغههای مهم این است که اگر میکروبهای مهندسیشده وارد طبیعت شوند، چه پیامدهایی خواهند داشت؟ آیا ممکن است چرخههای زیستی را دگرگون کنند؟ آیا ممکن است پلاستیکهای مفید و ضروری، مانند ابزارهای پزشکی، را نیز هدف قرار دهند؟ این پرسشها همچنان بیپاسخاند و همانطور که پروفسور جاناتان آیزن، متخصص میکروبیوم، اشاره کرده است: «هرگاه ما با طبیعت وارد معامله میشویم، باید بدانیم که چیزی در برابر آن میدهیم. هیچ راهحلی بدون هزینه نیست.» با این حال، امید به آینده همچنان روشن است. همانگونه که پلاستیک زمانی نماد پیشرفت بشر بود و امروز به بحران بدل شده، شاید فردا همین بحران به فرصتی برای جهشی دیگر در علم تبدیل شود. اگر روزی برسد که کارخانههای بازیافت زیستی در کنار کارخانههای شیمیایی بنا شوند و میکروبها ارتشی از پاککنندگان زمین شوند، میتوانیم بگوییم که بشر نه تنها از طبیعت آموخت، بلکه با طبیعت همصدا شد.
نظر شما در مورد این مطلب چیه؟