Isolation and Characterization of Pseudomonas mandelii Y02: A Novel Antarctic Strain for Herbicide Biodegradation

تخيل الأرض كمطبخ ضخم وصاخب حيث يقوم البشر باستمرار بابتكار طرق جديدة لزراعة الغذاء. وللحفاظ على صحة المحاصيل، نستخدم "منظفات" كيميائية خاصة تسمى مبيدات الأعشاب للقضاء على الأعشاب الضارة غير المرغوب فيها. ولكن في بعض الأحيان، نستخدم الكثير منها، أو تغسل الأمطار هذه المواد الكيميائية وتجرفها إلى التربة والمياه، تاركة وراءها بقايا لزجة وسامة تؤذي البيئة ويمكن أن تجعلنا نمرض. وهنا يأتي دور علم المعالجة الحيوية. فكر في الأمر كتوظيف فريق من عمال النظافة المجهريين - بكتيريا صغيرة - يمكنها التهام هذه المواد الكيميائية السامة في وجبة الإفطار، محولةً السم إلى طاقة غير ضارة. كان العلماء يعرفون منذ فترة أن بعض البكتيريا بارعة في هذه المهمة، لكنهم يبحثون دائماً عن "منظفات" جديدة وأكثر كفاءة، خاصة تلك التي يمكنها العمل في الأماكن الباردة حيث قد تتجمد البكتيريا العادية وتتوقف عن العمل.

الآن، تخيل فريقاً من العلماء يسافرون إلى الشواطـئ الجليدية والرياح العاتية في القارة القطبية الجنوبية. هم ليسوا هناك لبناء بيوت الجليد؛ بل يبحثون عن نوع محدد جداً من عمال النظافة المجهريين المختبئين في الماء. لقد وجدوا سلالة جديدة من البكتيريا أطلقوا عليها اسم Pseudomonas mandelii Y02. هذا الكائن الصغير هو "متحمل للبرودة" (psychrotolerant)، وهي طريقة منمقة للقول إنه قوي بما يكفي للتعامل مع البرد ولكنه لا يزال يحب العمل. أراد الباحثون معرفة ما إذا كان هذا الناجي القطبي يمكنه التهام أربعة أنواع مختلفة من مبيدات الأعشاب: إيمازا موكس (imazamox)، وبينديميثالين (pendimethalin)، وفلوروكولوريدون (flurochloridone)، و2,4-D. اختبروه في المختبر، مع تغيير درجة الحرارة والحموضة لمعرفة متى يعمل بشكل أفضل. وجدوا أن Y02 "أكول انتقائي" يحب التهام هذه المواد الكيميائية، ولكن لديه مفضل واضح: إيمازا موكس. لقد التهمه بشكل أسرع، يليه الآخرون بترتيب معين. عملت البكتيريا بشكل أفضل عندما كانت الغرفة في درجة حرارة مريحة تبلغ 25 درجة مئوية، وكانت المياه متعادلة (pH 7.0)، تماماً كما يشعر البشر في طقس يرتدون فيه قميصاً مريحاً. وعندما أصبحت الأشياء باردة جداً أو حمضية جداً، تباطأت البكتيريا، تماماً كما ستفعل أنت إذا كنت ترتجف في عاصفة ثلجية.

وللتأكد من أن هذه البكتيريا الجديدة هي بالفعل من ظنوا أنها هي، نظر العلماء إلى بطاقة هويتها الجينية. لقد قرأوا أربعة أجزاء مختلفة من شفرة الحمض النووي الخاصة بها (جينات 16S rRNA، وgyrB، وrpoD، وrpoB) وقارنوها بمكتبة ضخمة من البكتيريا المعروفة. أظهرت النتائج أن Y02 هو قريب لـ P. mandelii CPs7 وP. cannabina، وينتمي إلى فرع في شجرة العائلة يُعرف بمجموعة P. fluorescens-like. لكن هذه السلالة الجديدة ليست مجرد نسخة مكررة؛ بل لديها حيل خاصة في جعبتها. فعندما اختبر العلماء مهاراتها، وجدوا أنها تستطيع التهام مجموعة أوسع من السكريات والأحماض مقارنة بقريبتها الشهيرة P. mandelii CIP105273. كما امتلكت إنزيمات خاصة لم تكن لدى السلالة الأخرى، مما جعلها عاملاً أكثر تنوعاً وقدرة على التكيف.

ومع ذلك، حدث الاختبار الحقيقي في دفيئة زراعية، وليس فقط في أنبوب اختبار. أراد العلماء معرفة ما إذا كان بإمكان Y02 تنظيف السم من التربة أثناء نمو النباتات. قاموا بزراعة عشب شائع يسمى Echinochloa crus-galli ورشوه بمادة إيمازا موكس. عندما رُش العشب بالمبيد وحده، ماتت 100% من النباتات. ولكن عند إضافة بكتيريا Y02 إلى الخليط، تغيرت القصة. بدأت البكتيريا في التهام مبيد الأعشاب، وانخفض معدل نفوق النباتات بشكل كبير إلى 30%. يشير هذا إلى أن البكتيريا كانت تعمل بنشاط على تفكيك السم هناك في الوعاء، مما يحمي النبات من القوة الكاملة للمادة الكيميائية. وبينما لا تدعي الورقة البحثية أن هذا علاج سحري يحل كل مشاكل التلوث، إلا أن النتائج تشير بقوة إلى أن P. mandelii Y02 مرشح واعد لتنظيف التربة الملوثة بمبيدات الأعشاب، خاصة في المناخات الأكثر برودة حيث قد تعاني البكتيريا الأخرى. إنها خطوة صغيرة ولكنها مثيرة نحو استخدام أدوات الطبيعة نفسها لإصلاح الفوضى التي صنعناها.