מיקרואורגניזם נדיר המייצר מימן יוכל להיות המפתח לכלכלת מימן עתידית

אורגניזם נדיר שנמצא בשרידי התפרצויות הרי-געש יוכל להיות המפתח לכלכלה עתידית המבוססת על מימן. חוקרים מרחבי העולם התאגדו לצוות אחד לשם חשיפת התהליך המתבצע בחיידקים קדומים (שם מדעי: Archaea) מלפני ביליוני שנים. משרד האנרגיה של ארה”ב בשילוב עם מכון הגנום מאיצים את המחקר ע”י הרצפה (sequencing) של חיידק מייצר-מימן זה לשם בחינת הגנום שלו

כאשר חברים באקדמיה המדעית של רוסיה בודדו חיידק קדום נדיר המסוגל לפרק תאית ולייצר מימן, פרופסור ביסוורופ מוקופדהייה (Biswarup Mukhopadhyay), מהמכון לביואינפורמטיקה של וירג'יניה, זיהה הזדמנות לפתוח דלת לפיתוח תהליך ייצור-מימן מבוסס-תאית בטמפרטורה גבוהה. “מימן יכול להיות מותמר בקלות לאנרגיה חשמלית ומכאנית מבלי לקבל פחמן דו-חמצני,” אומר החוקר, אשר במעבדתו מתמחים בחיידקים השורדים בטמפרטורות גבוהות או אלו המכונים היפרתרמופיליים ובייצור אנרגיה.

החוקרת אליזבת בונץ'-אוסמולובסקיה (Elizaveta Bonch-Osmolovskaya) ועמיתיה במכון למיקרוביולוגיה באקדמיה למדעים הרוסית גילו את החיידק הנדיר המסוגל ל”עכל” תאית ולשחרר מימן. הם מצאו תסיסות של Desulfurococcus בחצי-האי קמצ'טקה, לשון יבשה מבודדת במזרח סיביר, המלאה בהרי-געש ושרידי התפרצויות שלהם. החיידקים מפרקים את התאית של צמחים גבוהים הנופלים לאדמה. בדומה לחיידקים אחרים במשפחה זו הם מחזרים גופרית למֵימָן גָּפְרִיתִי (החומר הנותן לביצים סרוחות את ריחן האופייני).

“מאחר ומימן מונע את הצמיחה של רבים מחיידקים קדומים אלו, הם בקושי מייצרים מימן,” אומרת מוקופדהייה. “בניגוד לכך, הזן המסוים הזה (Desulfurococcus) אינו מופרע ע”י נוכחות של מימן. רצינו להבין מדוע. דרך אחת תהיה בהשוואת הגנום של חיידק זה לגנום של חיידקים קרובים אליו הנעדרים יכולת זו.”

חיידק קדום חדש זה גדל באופן מיטבי בטמפרטורות של 80-82 מעלות צלזיוס, קרוב לטמפרטורת הרתיחה של מים. “היכולת לפעול בטמפרטורות גבוהות מספקת יתרונות – התהליך מהיר יותר והכלי בו מתקבל המימן לא יזוהם בחיידקים מזיקים רגילים, הנהרסים בטמפרטורות כאלו,” אומרת החוקרת. המעבדה החלה לערוך ניסויים פיסיכולוגיים עם הזן החדש בתקווה לקבל מידע בדבר הגדילה של החיידקים והקינטיקה של ייצור המימן מתוך מצע של תאית או עמילן. עם ממצאים אלו החוקרת הגישה בקשה להרצפת הגנומים של החיידק החדש ושניים מ”קרוביו” למכון המשותף לגנום, אשר מרציפים את הגנומים של אורגניזמים הקשורים למשימות של משרד האנרגיה ללא תשלום. האורגניזמים המועמדים להרצפה נבחרים מהצעות מחקר המבוססות על מצוינות מדעית ומידת העניין שהם מעוררים בקהילייה המדעית.

לאחר-מכן יש לחוקרים שישה חודשים לפני שהמידע מועבר לבנק הגנים לשימוש הקהילייה המדעית כולה. באמצע יוני המכון אישר את ההצעה שכותרתה: “בחינת גנומים השוואתית של ייצור מימן מחומרים מבוססי-תאית ועמילן ע”י ארכאונים היפרתרמופיליים.”

המכון כבר התמקד ב”קרוב משפחה” נוסף של חיידק זה המחזר גופרית לשם מילוי הפערים באנציקלופדיה הגנומית של חיידקים וארכאונים (GEBA). “בעקבות כך, נקבל את המידע הגנומי של החיידק המפרק תאית ומייצר מימן ומידע דומה לאלו החסרים את התכונה הזו. בשלב הבא נבצע ניסיונות חיסור של שני גנומים אלו בכדי להבין מהם הגנים התורמים לתכונה חשובה זו. מידע זה יוביל למחקר מוגבר יותר אשר יתמקד בחיידקים המסוגלים לפרק תאית ליצירת מימן,” אומרת החוקרת הראשית. “זוהי רק תחילתו של מסע לגילוי תהליכים בלתי-ידועים עד עתה בעלי יכולת לקידום ייצור אנרגיה יעילה יותר.”

הכתבה באתר מכון וירג'יניה-טק