Consolidation effect of Sanxingdui relic ancient ivory by biomineralization with Sporosarcina pasteurii and Bacillus subtilis, and metatranscriptomic analysis
تُظهر هذه الدراسة أن تقنية ترسيب الكالسيت المستحث ميكروبيًا (MICP) المركبة، والتي تستخدم بكتيريا *Sporosarcina pasteurii* و*Bacillus subtilis*، تعمل بفعالية على تدعيم عاج سانشينغدوي المغمور بالمياه والمتدهور من خلال تعزيز قوته الميكانيكية بشكل كبير وتقليل مساميته، بينما يكشف تحليل الميتا-ترانسكريبتوميات أن هذه العملية ترفع من تنظيم جينات الإنزيمات الرئيسية مع تثبيط المسارات الأيضية العامة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل أنك عالم آثار تمسك بقطعة من التاريخ هشة للغاية لدرجة أنها تبدو كإسفنجة جافة مستعدة للتفتت إلى غبار. هذا هو الواقع للعديد من القطع الأثرية القديمة، وخاصة تلك المصنوعة من العاج، التي دُفنت تحت الأرض لآلاف السنين. بمرور الوقت، يتلاشى "الغراء" الذي يربط هذه المواد معاً — البروتينات والألياف الطبيعية — تاركاً وراءه هيكلاً عظمياً معدنياً مجوفاً وهشاً. ولإنقاذها، يحتاج العلماء إلى ملء تلك الفجوات الفارغة بشيء قوي ولكن لطيف، شيء يناسبها تماماً دون تغيير مظهر الكنز.
هنا يدخل مجال يُسمى علم الحفظ، حيث يعمل الباحثون كبنائين مجهريين. إحدى أدواتهم المفضلة هي عملية الترسيب الكلسي المستحث ميكروبياً (MICP). فكر في هذا الأمر كأنك توظف طاقم بناء صغيراً وغير مرئي من البكتيريا. هذه البكتيريا لا تكتفي بالجلوس فحسب؛ بل تتغذى على طعام محدد (مثل اليوريا)، وكأ byproduct (منتج ثانوي)، تفرز أسمنتاً طبيعياً يسمى كربونات الكالسيوم. الأمر يشبه قيام البكتيريا بطباعة ثلاثية الأبعاد لغراء حجري داخل شقوق القطعة الأثرية، مما يحول الإسفنجة الهشة مرة أخرى إلى صخرة صلبة. والسؤال الكبير الذي يطرحه العلماء دائماً هو: هل يمكننا جعل طاقم البناء هذا يعمل بشكل أسرع وأقوى عن طريق خلط أنواع مختلفة من البكتيريا معاً، بدلاً من استخدام نوع واحد فقط؟
هذا بالضبط ما سعى فريق من الباحثين لاختباره باستخدام قطعة خاصة جداً ومتضررة للغاية من التاريخ: عاج قديم استُخرج من موقع سان شينغ دوي (Sanxingdui) في الصين. هذه الآثار العاجية في حالة سيئة للغاية، حيث عانت من الحرارة والدفن الطويل، مما تركها مفككة ومليئة بالشقوق. قرر الباحثون تجربة نهج "الفريق المزدوج". فقد جمعوا بين نوعين مختلفين من البكتيريا: بكتيريا Sporosarcina pasteurii، وهي بارعة في إنتاج إنزيم يسمى اليورياز (الأداة التي تبدأ عملية صنع الأسمنت)، وبكتيريا Bacillus subtilis، وهي بطلة في إنتاج الكربونيك أنهيدراز (الإنزيم المساعد الذي يسرع العملية).
كانت النتائج مبهرة. فبعد معالجة العاج بهذا الثنائي البكتيري، لم تصبح المادة تبدو كما هي فحسب، بل أصبحت أقوى بشكل ملحوظ. فقد قاس الفريق قدرة العاج على مقاومة السحق (قوة الضغط)، ووجدوا أنها قفزت إلى 20.92 ميجا باسكال، أي أنها أقوى بمقدار 2.49 مرة من العاج الأصلي المتفتت غير المعالج. والأفضل من ذلك، أن المعالجة لم تفسد مظهر القطعة الأثرية؛ إذ كان تغير اللون ضئيلاً جداً (أقل من 1.81 على مقياس الألوان) لدرجة أن العين البشرية لا تستطيع ملاحظة الفرق، كما مُلئت الشقوق بأسمنت يطابق لون العاج الطبيعي تماماً.
لكن العلماء لم يتوقفوا عند مجرد رؤية ما إذا كان الأمر سينجح، بل أرادوا معرفة كيف كانت البكتيريا تتصرف. لقد استخدموا أدوات جينية متطورة للاستماع إلى "محادثة" البكتيريا. ووجدوا أنه عندما كانت البكتيريا مشغولة ببناء الأسمنت، فإنها في الواقع تبطئ من عادات نموها وتغذيتها الطبيعية. بدلاً من ذلك، رفعت مستوى التعبير عن الجينات المسؤولة عن صنع أدوات البناء الخاصة بها (إنزيمات اليورياز والكربونيك أنهيدراز). يبدو أن البكتيريا أدركت أنها في موقف صعب وركزت كل طاقتها على المهمة المطلوبة. ومن المثير للاهتمام أنه بينما كانت بكتيريا Bacillus subtilis هي الأكثر شيوعاً في الخليط، فإن بكتيريا Sporosarcina pasteurii هي التي زاد عددها أثناء صنع الأسمنت، مما يشير إلى أنها كانت الأكثر قدرة على التعامل مع البيئة القلوية المتغيرة في موقع البناء.
باختأصار، تشير هذه الدراسة إلى أن خلط هذين النوعين المحدد من البكتيريا يخلق مجموعة إصلاح طبيعية وقوية للعاج القدي الهش. فهي تملأ الفجوات، وتضاعف القوة، وتترك القطعة الأثرية تبدو تماماً كما كانت من قبل، مما يقدم طريقة واعدة لإنقاذ التاريخ من التحول إلى غبار.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.