گروهی از محققان در دانشگاه ایالتی «میشیگان» آمریکا به سرپرستی یک دانشمند ایرانی، موفق شده اند با استفاده از گیاه ذرت تغییر ژنتیکی یافته و آنزیم موجود در معده گاو، سوخت زیستی ارزان قیمت تولید کنند.

به گزارش سرویس پژوهشی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، این گونه جدید ذرت که از نظر ژنتیکی تغییراتی در آن ایجاد شده، تولید سوخت‌های زیستی را بسیار مقرون به صرفه می کند بدون اینکه به بذر گیاه آسیبی برسد.

در حال حاضر تولید سوختهای زیستی از جمله اتانول، بیشتر به وسیله دانه های گیاه انجام می شود و از برگ‌ها و ساقه گیاه استفاده نمی شود، چرا که شکستن (تجزیه) سلولز موجود در برگها و ساقه ذرت و تبدیل آن به قند و اتانول، روندی بسیار دشوار و پرهزینه است؛ اما کشف جدید، این امکان را فراهم می کند که از برگ‌ها و ساقه های گیاه، که پس‌مانده های آن محسوب می شوند، برای تولید ارزان اتانول استفاده شود و دانه های گیاه هم بدون آنکه به سوخت بدل شود مانند گذشته به عنوان مواد غذایی مصرف شود.

پژوهشگران دانشگاه ایالتی میشیگان به سرپرستی دکتر مریم بهروز (استیکلن) موفق شدند ذرتی را تولید کنند که حاوی آنزیم خاصی است. این همان آنزیمی است که به گاو امکان می دهد که برگ‌ها و ساقه های فیبری گیاه را هضم کرده و به قندهای ساده تبدیل کند.

دکتر بهروز درباره ایده اولیه این تحقیق می گوید: کشف ها و اختراعات ما همیشه از طبیعت الهام می گیرد. در این مورد من فکر کردم که یک گاو که مثلا در آفریقا زندگی می کند و فقط علف های بیابانی و بوته های خار می خورد، چطور می تواند آنها را هضم کند و به انرژی تبدیل کند. بعد متوجه شدیم که میکروبی در داخل شکم دوم یا معده دوم گاو وجود دارد که دارای آنزیم خاصی است و علفی که می خورد به کمک آن، به انرژی تبدیل می شود.

محققان این ژن مخصوص را به ژنوم گیاه ذرت اضافه کردند. به این ترتیب قند موجود در برگ ها و ساقه گیاه ذرت بدون اضافه کردن مواد شیمیایی مصنوعی گران قیمت، به قندهای ساده تبدیل می شود و در مرحله بعد از آن اتانول گرفته می شود.


برای تبدیل فیبر به قند سه نوع آنزیم مختلف لازم است. ذرت جدیدی که در دانشگاه ایالتی میشیگان تولید شده دارای هر سه آنزیم لازم است که در سه مرحله به ذرت اضافه شده است: ذرت نسل اول، با کمک آنزیمی تولید شد که در میکروب موجود در چشمه های آب گرم وجود داشت. آنزیمی که با آن می شود سلولز گیاه را به دو قسمت بزرگ (پلی ساکارید) تقسیم کرد.

ذرت نسل دوم با کمک ژن موجود در نوعی قارچ طبیعی بوجود آمد که قطعات بزرگ سلولز را که از مرحله اول بدست آمده بود به قندهای دو تایی (دی ساکارید) تبدیل می کند.

ذرت نسل جدید با کمک آنزیم موجود در معده گاو تولید می شود. آنزیمی که مولکولهای قندهای دو تایی را به قندهای ساده (مونو ساکارید) می شکند و این قندهای ساده به راحتی قابل تبدیل به اتانول هستند.

به گفته کارشناسان این مساله مهم است که عاملی خارجی به بخش خوراکی گیاه یعنی بذر آن اضافه نشود.

دکتر بهروز می گوید: برای این که این آنزیم روی بذر گیاه اثر نکند، ما این ژن را به دستگاه فتوسنتز گیاه که آن را سبز نگه می دارد. در نتیجه این آنزیم، فقط در بافت‌های سبز گیاه ظاهر می شود.

به گفته کارشناسان وقتی که یک عامل خارجی به گیاه اضافه می شود گیاه دو راه دارد یا از بین برود و یا عامل خارجی از جمله آنزیم را از بین ببرد اما این دانشمندان به دنبال راهی بودند که نه گیاه از بین برود و نه آنزیم را از بین ببرد.

بهروز و همکارانش، ژن را به گونه ای برنامه ریزی کردند که آنزیم پس از تولید در قسمت سبز گیاه فورا در واکوئل سلول انبار شود و در آنجا بماند تا وقتی که گیاه درو شده و خرد شود.

به محض خرد شدن گیاه، آنزیم کمک می کند که فیبر گیاهی به قند تبدیل شود و آن قند بعدا به اتانول تخمیر شود.

به گزارش ایسنا، بالا رفتن قیمت نفت منجر به اقتصادی تر شدن تولید سوختهای زیستی شده که از ذرت، نیشکر، سویا و بعضی دیگر از دانه های گیاهی بدست می آید. اما برنامه جهانی غذا وابسته به سازمان ملل متحد اعلام کرده است که در سال گذشته یک صد میلیون تن غله برای تولید اتانول مورد استفاده قرار گرفته و این میزان بسرعت در حال افزایش است.

با اتانولی که از ??? کیلوگرم ذرت بدست می آید تنها می توان یک بار باک بنزین یک اتومبیل خانواده را پر کرد. در حالیکه این میزان ذرت برای تغذیه یک سال همان خانواده کافی است.

به همین دلیل بانک جهانی و سازمان ملل متحد هشدار داده اند که در حالی که مردم جهان دچار گرسنگی اند نباید مواد غذایی آنها را به سوخت تبدیل کرد.

دکتر بهروز معتقد است که در ایران هم می توان از کشف جدید برای تبدیل پسمانده های نیشکر و برنج به سوخت گیاهی استفاده کرد درحالی که فعلا این پس مانده ها را می سوزانند، فرآیندی که باعث آلودگی هوا و حتی شیوع بیماری آسم می‌شود: «همین ژن را می توان در برنج و نیشکر گذاشت اما به گونه ای که این ژن در مورد برنج داخل بذر گیاه یا بخش خوراکی آن وارد نشود و فقط روی برگها و ساقه گیاه اثر بگذارد و در مورد نیشکر این آنزیم به آن قسمتی که شکر در آن جمع می شود وارد نخواهد شد و فقط به قسمتهایی وارد می شود که امروزه سوزانده می شود.»

بر اساس پیش بینی ها تا سال ۲۰۳۰ میلادی، با رشد جمعیت جهان، تقاضا برای مواد غذایی پنجاه درصد بیشتر می شود.

یافته‌های این پژوهشگر ایرانی، نه تنها باعث تولید ارزان اتانول می شود که نسبت به سوختهای فسیلی، آسیب کمتری به محیط زیست می رساند، بلکه می توان از بخش اصلی گیاه یعنی دانه های آن، به عنوان ماده غذایی استفاده کرد.

این تحقیق هم اکنون در دانشگاه ایالتی میشیگان به پایان رسیده و ثبت شده است.

منبع (کشاورز جوان)