بكتيريا الأكتينوباكتر قد تكون محطِّمة فعّالة لقطع البولي إيثيلين والبولي بروبيلين بين بكتيريا الجهاز الهضمي لدود شمع غاليريا

لماذا تهمّ القاطنات الدقيقة في الأمعاء لمشكلة البلاستيك الكبيرة

تستمر نفايات البلاستيك، خصوصاً أكياس التسوق والتغليف المصنوعة من البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP)، في التراكم في المدافن والمحيطات لعقود. تستكشف هذه الدراسة مجموعة غير متوقعة من المساعدين في مواجهة نفايات البلاستيك: بكتيريا تعيش داخل الحشرات وسمكة عميقة البحر. يُظهر الباحثون أن بعض بكتيريا الأمعاء من دود الشمع وسمكة الأشباح قادرة على مهاجمة سلاسل الكربون الطويلة التي تجعل البلاستيك مُستمراً، خاصة بعد أن تُجزأ المواد البلاستيكية إلى قطع أصغر بفعل ضوء الشمس والتآكل.

كيف يتحول البلاستيك إلى قطع يسهل على الميكروبات هضمها

يتكوّن PE وPP من سلاسل طويلة وكثيفة من الكربون والهيدروجين، مما يجعلها قوية وبطيئة التحلل. يمكن لضوء الشمس والحرارة أن يشقّتا ويؤكسدا هذه السلاسل مع مرور الوقت، مكوِّنَين شظايا أصغر ومجموعات كيميائية يمكن للكائنات الحية استغلالها. يشتبه العلماء أن تحلل البلاستيك في الطبيعة يحدث غالباً على مرحلتين: أولاً التفتت الفيزيائي والكيميائي، ثم تنظيف الميكروبات للشظايا الزيتية الناتجة. للتركيز على هذه المرحلة الثانية، لم يُطعِم المؤلفون الميكروبات بالبلاستيك الكامل، بل استخدموا جزيئات أبسط شبيهة بالزيت تحاكي قطع PE وPP—الهيكسادكان السلس لتمثيل شظايا PE وزيت متفرِّع يُسمى بريستين لتمثيل شظايا PP.

أمعاء دود الشمع كبِرْهة لتدريب الميكروبات الآكلة للبلاستيك

معروف أن دود الشمع، يرقات فراشة Galleria mellonella، يعضّ على أكياس البلاستيك في المختبر، وأن لعابها يمكن أن يهاجم PE كيميائياً. قامت الفريق بطحن القنوات الهضمية لدود الشمع ونمَّى الميكروبات المقيمة فيها في وسط معدني سائل حيث كان الطعام الوحيد المتاح هو الهيكسادكان أو البريستين. خلال ثلاثة أسابيع هيمنت مجموعة بكتيرية واحدة: الأكتينوباكتر، خاصة ثلاثة أنواع تُعرف باسم Acinetobacter courvalinii وA. pittii وA. calcoaceticus. كانت هذه البكتيريا معروفة بقدرتها على استهلاك مواد شبيهة بالزيوت، لكن هنا ظهرت كمميزة بقدرتها على استخدام كلٍّ من السلاسل المستقيمة والمتفرعة التي تشبه شظايا البلاستيك.

سلالات معزولة تقوم بمضغ الزيوت الشبيهة بالبلاستيك

عزل الباحثون سلالتين تمثيليتين من الأكتينوباكتر، سُمِّيتا Bh10 (A. courvalinii) وBh12 (A. pittii)، واختبروهما بتفصيل أكبر. في قوارير مخبرية، حلّلت Bh10 وBh12 الهيكسادكان والزيوت المتفرعة عبر نطاق من درجات الحرارة، مع تفضيلات خاصة لكلٍ منهما لطول السلسلة ودرجة الحرارة، ما يشير إلى أدوات إنزيمية مختلفة. كلا السلالتين كانتا قادرتين أيضاً على مهاجمة «البولي بروبيلين السائل»، تحضير مخبري لسلاسل قصيرة تشبه PP. مع ذلك، كانت هذه القدرة تظهر فقط عند توافر مصدر غذاء سهل آخر (مثل حمض عضوي بسيط أو الهيكسادكان)، ما يشير إلى أن هذه البكتيريا تعامل شظايا PP كوجبة ثانوية وليس كوجبة رئيسية. أظهر التحليل الكيميائي أن Bh10 فضّلت شظايا PP الأقصر، بينما استهدفت Bh12 الشظايا الأطول، ما يعني أن مجتمعاً مختلطاً قد يقدِر على تقطيع مدى واسع من أحجام شظايا البلاستيك معاً.

من الشظايا الزيتية عائداً إلى الأغشية الصلبة

لاختبار شيء أقرب إلى البلاستيك اليومي، عرَّض الفريق أغشية رقيقة من PE وPP لضوء فوق بنفسجي مكثف لتلفها مسبقاً ثم حضنوها مع سلالات الأكتينوباكتر. تسببت البكتيريا في تغيّرات كيميائية واضحة على أسطح الأغشية: ظهرت مجموعات جديدة تحتوي على الأكسجين، وهو بصمة كلاسيكية للأكسدة. بالنسبة للـPE، كان هناك فقدان طفيف في الوزن، أما بالنسبة للـPP فحملت الأغشية علامات أكسجة دون فقدان وزن يمكن قياسه. يدعم هذا النمط الفكرة القائلة إن هذه البكتيريا جيدة في الخطوة الأولى على البلاستيك الصلب—إضافة الأكسجين وبدء تليين السلاسل—لكنها تحتاج أن يصبح المادّة مجزأة وأكثر سيولة قبل أن تستطيع استهلاكها تماماً.

سمكة الأشباح العميقة البحرية كشريك غير متوقع

جاء دور مفاجئ من سمكة أشباح بنفسجية صُيدت في مياه عميقة قبالة اليابان. عندما حلّل العلماء البكتيريا في أمعائها وعلى جلدها، وجدوا مرة أخرى Acinetobacter courvalinii ومجموعة A. pittii/A. calcoaceticus بأعداد كبيرة، مماثلة للثقافات المخصبة من دود الشمع. تمتلك أسماك الأشباح كبدًا غنيًا بجزيئات زيتية غير عادية ذات سلاسل ألكيل طويلة يصعُب تحللها. ومن المعروف أن الأكتينوباكتر تستقلِب مثل هذه السلاسل، ما يوحي بأن هذه البكتيريا في سمكة الأشباح قد تكون متكيفة طبيعياً على مضغ هياكل زيتية عنيدة تشبه إلى حد كبير شظايا البلاستيك.

ماذا يعني هذا لتنظيف البلاستيك

للمراقب العادي، لا تعني هذه الدراسة أن دود الشمع أو أسماك الأشباح وحدها ستحل مشكلة التلوث البلاستيكي. بل تُبرز فئة واعدة من البكتيريا—الأكتينوباكتر—التي تتقن مهاجمة هياكل الكربون في البلاستيك بمجرد أن تُكسر هذه الهياكل جزئياً وتصبح أكثر سيولة. في الطبيعة، يكسر ضوء الشمس والتآكل البلاستيك أولاً إلى قطع أصغر شبيهة بالزيت؛ ثم يمكن لبكتيريا مثل هذه أن تؤكسد وتقلّص تلك الشظايا أكثر. فهم من هذه البكتيريا، والظروف التي تفضلها، وكيف تعمل إنزيماتها هو خطوة أساسية نحو تصميم أدوات بيولوجية أو مجتمعات ميكروبية يمكنها تنظيف نفايات البلاستيك بكفاءة أكبر في البيئات البرية والبحرية على حد سواء.

الاستشهاد: Oota, T., Ebina, S., Shimoura, H. et al. Acinetobacter bacteria could be potent degraders of fragmented polyethylene and polypropylene among the digestive tract bacteria of Galleria waxworms. Sci Rep 16, 12794 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40931-7

الكلمات المفتاحية: تحلل البلاستيك حيوياً, بكتيريا أمعاء دود الشمع, شُّظايا البولي إيثيلين, شُّظايا البولي بروبيلين, أكتينوباكتر