في أحد أقسى وأجفِّ بيئات كوكب الأرض، عثر العلماء على ما يرقى إلى معجزة ميكروية. في خليج الفومارول على جزيرة الخداع القطبية، تمّت عزل بكتيريا باسيلس ليشيْنيفورميس سلالة F2LB التي تُنتج بوليميرًا سكريًا خارجيًا استثنائيًا يُعرف بالإكسوبوليساكاريد. هذا المركب يمتلك خواصًا قد تغيّر قواعد اللعبة في صناعات الغذاء، ومستحضرات التجميل، والأدوية، والمواد القابلة للتحلل.
الفريق البحثي، بقيادة أبارنا بانيرجي وبالتعاون مع باحثين من تشيلي والبرازيل والهند، نشر نتائجه مؤخرًا في مجلة International Journal of Biological Macromolecules، وحظي المشروع بدعم من جامعة ساو باولو والمعهد القطبي التشيلي ومركز أبحاث الغذاء التابع لـ FAPESP.
بيئة متعددة التطرف
رغم أن المشهد السطحي لجزيرة الخداع يبدو ميتًا للعين المجردة، فإن البؤر الجيوحرارية فيها تولّد جزرًا من الحرارة والتربة الغنية بالمغذيات، ما يخلق بيئة “متعددة التطرف” من حيث الحرارة والحموضة والإشعاع فوق البنفسجي. هنا، أصبحت البكتيريا مثل باسيلس ليشيْنيفورميس أمهر في الابتكار التطوري للبقاء.
الخصائص الجزيئية والوظيفية
أثبت التحليل الجينومي لسلالة F2LB وجود جينات متعلقة بمقاومة الأشعة فوق البنفسجية والتكيّف الحراري، وقد طوّرت هذه السمات عبر ملايين الأجيال لتنتج الإكسوبوليساكاريد كحاجزٍ حراري وإشعاعي ومضاد للجفاف. بعد عزله، فكّ الباحثون تركيب المركب باستخدام طيف الأشعة تحت الحمراء بالتحويل فورييه، والرنين المغناطيسي النووي، وكروماتوغرافيا الغاز-مطيافية الكتلة، فتبين أن البوليمر يتكون أساسًا من سكر الغلوكوز والجالاكتوز بنمطٍ بنيوي يمنحه المرونة والمقاومة والقدرة على التجلط الهلامي.
بنية دقيقة ووظائف تطبيقية
تحت المجهر بدا الإكسوبوليساكاريد بشبكة مسامية تمتص الماء، وترتبط بالمعادن، وتشكل أغشية حيوية—خصائص تجعل منه مادة مطلوبة لتثبيت قوام الأغذية، وتنقية المياه، وتثبيت المستحضرات. أظهر البوليمر ثباتًا واسع النطاق عبر قيم الحموضة ومقاومةً لدرجات حرارة عالية دون تفكك حتى ما يزيد عن 250°م، كما كان له تأثير مستحلب قوي يدمج الزيت بالماء بسلاسة.
قوة الأداء الحيوي
اختبارات النشاط أظهرت أن الإكسوبوليساكاريد يمتلك نشاطًا مضادًا للأكسدة، حيث استطاع التخلص من أكثر من 60% من الجذور الحرة، كما أبدى نشاطًا مضادًا للميكروبات بتأثيره المدمر على أغشية بكتيريا ممرِضة مثل العنقوديات. إضافةً إلى ذلك، احتجز المركب معادن ثقيلة سامة مثل الكادميوم والرصاص من عينات المياه، مما يفتح آفاقًا لاستخداماته في الاستصلاح الحيوي.
استدامة وقابلية للتطبيق الصناعي
الميزة الأساسية لهذا البوليمر القطبي أنه متجدد وقابل للتحلل وصديق للبيئه، وبذلك يتوافق مع التحول العالمي بعيدًا عن مشتقات البترول. تجارب التخمير على نطاق أولي أنتجت نحو ثلاثة غرامات من الإكسوبوليساكاريد لكل لتر، مع إمكانية زيادة العائدات عبر تحسين نظم الإنتاج. خواصه اللزجـة والتحفيز على الترقيق عند الخلط تجعله مناسبًا لورنيشات ودهانات ومثخنات غذائية تتطلب ملمسًا ناعمًا ومتماسكًا.
جهد دولي وحماية المحيط القطبي
العمل المشترك بين مؤسسات تشيلية وبرازيلية وهندية يبرز قوة العلم كجهد عابر للحدود. يصف الباحثون القارة القطبية الجنوبية بأنها “مختبر حي” مليء بكائنات قد تُقدم حلولًا لمشكلات الصحة والاستدامة وعلوم المواد. ومع ذلك، يؤكدون أن حماية هذا النظام البيئي الهش لا تقل أهمية عن الاكتشاف نفسه، فكل ميكروب جديد يُضاف إلى فهمنا لكيفية تكيف الحياة—وقد يحمل تلميحات لتقنيات لم تُتَخَيل بعد.
دلالات وظيفية مستقبلية
تدعو خصائص سلالة F2LB وإكسوبوليساكاريدها إلى إمكانية استبدال بوليمرات صناعية في الأغذية والمستحضرات والأدوية ببدائل طبيعية وأكثر أمانًا وودًّا للبيئة. كما يمكن للمهندسين البيولوجيين تعديل بنية الجزيء لتحسين كفاءته، ما يمهد لعمليات إنتاج أنظف ومنتجات أكثر أمانًا للمستهلكين.
نُشرت نتائج البحث كاملةً في المجلة الدولية للأحماض الكبيرة البيولوجية، وتبقى آفاق العمل قائمة لتوسيع نطاق الإنتاج وتثبيت الاستخدامات الصناعية والحفاظ على أحجار هذا المختبر الطبيعي من التدهور والعبث.