סיקור מקיף

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

השדה התרמי  המזרחי של לוע הר געש בקמצ'טקה רוסיה, בו נתגלו אורגניזמים המייצרים מימן. (צילום: אליזבת בונץ'-אוסמולובסקיה, האקדמיה הרוסית למדעים)
השדה התרמי המזרחי של לוע הר געש בקמצ'טקה רוסיה, בו נתגלו אורגניזמים המייצרים מימן. (צילום: אליזבת בונץ'-אוסמולובסקיה, האקדמיה הרוסית למדעים)

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

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

11 תגובות

  1. למשתמש האנונימי:
    צריך לראות ורואים.
    ואם מישהו יצליח לשפר – ישפרו.
    להערכתי ניתן להגיע בסופו של דבר למצב בו כל האנרגיה מגיעה מהשמש וכל החומרים שבשימוש ממוחזרים (כאשר האנרגיה הנחוצה למיחזור מגיעה אף היא מהשמש).
    אני גם חושב שהמוטיבציה קיימת כמו גם חוסר הברירה ולכן זה יקרה בסופו של דבר (אם לא נשמיד את עצמנו)

  2. מיכאל,
    השאלה היא אם כמות האנרגיה שמגיעה מהשמש יכולה להספיק לדרישות האדם, ואם כן באיזה מחיר? גם בניית תאים וולטאים משתמשים בחומרים מסוכנים ומזהמים שגם הם מתכלים. גם בשביל להפיק אנרגיה ירוקה אתה צריך לזהם, וצריך לראות אם אורך החיים של התא מצדיק את כמות הזיהום שנפלטת ביצירה שלו.
    "We do not inherit the Earth from our Ancestors, we borrow it from our Children."

  3. המגיב המגניב:
    החיים מצחיקים אז צוחקים.
    אני אמרתי את דברי על השמש כדי להסביר מדוע השימוש בה הוא "ירוק" במובן זה שאינו גורם לשום בזבוז משאבים וזאת בניגוד לשיטות אחרות להפקת אנרגיה.
    באופן כללי השאיפה כיום היא לפתח תרבות "בת קיימא" כזו שתבטיח שכדור הארץ שהשארנו לילדינו אינו פחות טוב מזה שאנו קבלנו, לפחות בכל המשתנים שהיו בשליטתנו.
    במובן זה השמש היא מקור אנרגיה מצויין.
    כמובן שכדי להפוך למקור אנרגיה שימושי היא צריכה לעבור עוד כמה משוכות אבל כפי שהדברים נראים כרגע (ובעצם כפי שהם נראו מאז ומעולם כי הרי מאז ומעולם התבססו החיים רק על אנרגית השמש) לא נראה שמדובר במשוכות בלתי עבירות.
    לכן השמש נראית, בסך הכל, מבטיחה, בשעה שמקורות אחרים נראים בינתיים כמבטיחים אסון.

  4. מיכאל: "נכון שגם השמש תתכלה בסופו של דבר אבל זה יקרה ממילא – בין אם נשתמש באנרגיה שהיא פולטת ובין אם לא."

    אני חייב לציין שזה נשמע כמו סיבה ממש מצחיקה ללמה כדאי להשתמש באנרגיית השמש

  5. נכון, אבל בינתיים עוד לא מצאו דרך להפיק אנרגיה גרעינית באופן בטוח לחלוטין (ומתוך הגדרה, אנרגיה זו אינה ירוקה כיוון שגם היא משתמשת במשאב מתכלה).
    נכון שגם השמש תתכלה בסופו של דבר אבל זה יקרה ממילא – בין אם נשתמש באנרגיה שהיא פולטת ובין אם לא.

  6. למיכאל, בודאי שזה יעבוד. אבל זה תמיד יהיה זניח ביחס לאנרגיות שניתן להשיג מהכוח החזק.

  7. נקודה:
    אמנם האנרגיה נוצרת בשמש על ידי תהליך גרעיני אבל כדור הארץ הסתדר מאז ומעולם בלעדיה ורוב האנרגיה הנחוצה לכל החיים עליו נוצרה בהמרת אנרגית אור השמש לאנרגיה זמינה.
    מה מניע אותך לחשוב שזה לא יעבוד בעתיד?

    טיפו:
    אתה צודק. מדובר כמובן בניסויים פיזיולוגים.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן