بكتيريا تراقب الأنهار وترسل إشارات كهربائية عند تلوثها

باحثة تعرض المستشعر الحيوي

يمكن أن تساعد أجهزة الاستشعار الإلكترونية الحيوية الخاصة في معرفة التلوث الكيميائي في النهر، حيث قام فريق من جامعة رايس الأميركية بقيادة عالمي الأحياء الصناعية، كارولين أجو فرانكلين، وجوناثان سيلبيرغ، بتوظيف البكتيريا للاستشعار بسرعة، وإرسال إشارات كهربائية عند وجود تلوث.
وتُظهر دراستهم، المنشورة في دورية «نيتشر»، أنه يمكن برمجة خلايا البكتيريا لاكتشاف نوع معين من الملوثات الكيميائية، والإبلاغ في غضون دقائق عن طريق إطلاق تيار كهربائي يمكن اكتشافه.
ويمكن لهذه الأجهزة الحيوية أن تزود نفسها بالطاقة من خلال جمع الطاقة في البيئة؛ لأنها تراقب الملوثات في أماكن مثل الأنهار والمزارع والمصانع ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي؛ لضمان الأمن المائي، كما يؤكد الباحثون. وكانت البكتيريا التي أثبتت صحة فكرة الباحثين هي «الإشريكية القولونية»، وكان هدفهم الأول هو «الثيوسلفات»، وهو عامل ثنائي الكلور يمكن أن يتسبب في تكاثر الطحالب التي تضر بجودة المياه، وكانت هناك مصادر مياه مناسبة للاختبار، وهي شاطئ غالفستون وشاطئ هيوستن برايس وبافالو بايوس.
وجمع الباحثون الماء من كل منها، وفي البداية، قاموا بتوصيل «الإشريكية القولونية» بأقطاب كهربائية، لكن الميكروبات لم تلتصق بالقطب الكهربائي، فاهتدوا إلى تغليفها في «الأغاروز»، ‏وهو عديد سكاريد، يستخلص في العادة من بعض الطحالب الحمراء، وسمح ذلك بتثبيت الميكروب.
وبعد أن توصلوا لكيفية تثبيت الميكروب قاموا بتشفيره للتعبير عن مسار صناعي يولد تياراً فقط عندما يواجه «الثيوسلفات»، وكان هذا المستشعر الحي قادراً على استشعار هذه المادة الكيميائية بمستويات أقل من 0.25 مليمول لكل لتر، وهي أقل بكثير من المستويات السامة للأسماك.