الحامض النووي في أعماق البحر يكشف عن إنزيمات جديدة ذات استخدامات متعددة

وقد تطرق العلماء إلى مناطق غير مألوفة بالبحر الأحمر، حيث أجروا 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 إنعدام الأكسجين، والملوحة الشديدة، ودرجات الحرارة العالية والضغط الجوي المرتفع. تقول رانيا صيام، رئيس قسم الأحياء وقائد الفريق البحثي، "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 منالأنظمة 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 فى هذه المنطقة تعادل ثمانى 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 فى امكانية استخدام الانزيمات التي تنتجها هذه الميكروبات لتحسين العديد من الصناعات."
وفي أول الأمر، لجأت الصناعات التجارية إلى استخدام الإنزيمات غير المعدلة وراثيا، ثم اتجهت إلي استعمال تقنيات الهندسة الوراثية لتعديل خصائصها وتحسينها فتصبح بالتالي أكثر فاعلية عند تعرضها لدرجات حرارة عالية ومستويات حموضة مرتفعة خلال خطوات التصنيع المختلفة. وتقول صيام " والانزيمات محل الدراسة تعتبر معدلة وراثيا بطبيعتها لأن الميكروبات التي تنتجها تعيش في ظل ظروف بيئية قاسية ومن ثم يمكن أن تكون ذات فائدة عالية فى مجال التصنيع ."
وقد تقدمت مؤخراً صيام وفريقها البحثي لتسجيل براءة اكتشاف أحد هذه الإنزيمات التي تحتفظ بفاعليتها فى 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 فى عدة صناعات مثل المنظفات، واللب أو العجينة الورقية والورق، والجلد، ومنتجات الألبان، والسكر المحلى، والوقود الحيوي، والأدوية.
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، حيث يتم إحضار عينات مياه البحر الأحمر لكي يتم إستخلاص 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."