در سال 2008، بنا به گزارشها، 2.8 میلیارد تن سیمان تولید شده است که این میزانْ مسئول ورود میزان متنابهی CO2 به جو زمین است. مجموعهای از فرایندهایِ انرژیبر (energy intensive)، از استخراج مواد خام، حمل و نقل، تا منبع حرارتی کورهها موجب شده است که 40% تولید جهانی دیاکسید کربن به نوعی با صنعت ساخت و ساز ارتباط داشته باشد.
یکی از شرکتهای بیوفناوری، به نام bioMason، موفق به ابداع روشی شده است که میتوان از باکتری و موادی که به طور طبیعی در دسترسند مصالح ساختمانی تولید کرد. فکر اولیۀ این طرح در سیمانهای بیولوژیک طبیعی (مانند مرجانها) نهفته است که تأثیر منفی بر محیط پیرامون خود ندارند.
شاید بتوان آجرهای بیولوژیک (biologically manufactured brick) را به زودی برای مصارف تجاری روانۀ بازار کرد. فرایند تولید این آجرها ساده، اقتصادی، و سازگار با محیط زیست (environmentally friendly) است و از باکتری برای چسباندن ذرات شن به یکدیگر استفاده میشود.
نوعی باکتری به نام Sporosarcina pasteurii که در انتخاب مواد اولیه برای فعالیت چندان سختگیر نیست از نیتروژن و منابع کلیسم برای تولید کربنات کلسیم استفاده میکند، که قادر است ذرات شن را در دمای محیط کنار هم قرار داده تا ظرف یک هفته آجرهای ارگانیک تولید شود.
در این شیوه، سوخت فسیلی کمتری مصرف و متعاقباً دیاکسید کربن کمتری در جو آزاد میشود. به علاوه، در این فرایند میتوان از پسماندهای صنعتی (industrial waste) برای تأمین نیتروژنِ مورد نیاز باکتریها استفاده کرد تا اشکال دیگر آلودگی نیز حذف شوند.
آب مورد نیاز برای این فرایند را میتوان در یک سیستم حلقه بسته (closed-loop) بازیافت کرد و در فرایند تولید مجدداً به کار برد. همانطور که اشاره شد، سایر مواد اولیه نیز فراوان و ارزانند و میتوان آنها را با خرید محصولات جانبی صنایع مختلف تأمین کرد.
منبع:
1) archdaily.com
2) ceramics.org
شاید تصور عموم مردم این باشد که "باکتریها" و "ویروسها" تفاوتی با هم ندارند و در محاورات روزمره آنها را بدون هیچ گونه تمایزی به جای یکدیگر به کار ببرند. با وجود این، باکتری و ویروس با یکدیگر تفاوت دارند؛ در واقع، آنها زمین تا آسمان با یکدیگر متفاوتند.
کلیات:
از نظر اندازه، ویروسها بسیار کوچکتر از باکتریها هستند. اندازۀ بزرگترین ویروسْ صرفاً برابر است با اندازۀ کوچکترین باکتری (1). برای نمونه، ویروس فلج اطفال 50 برابر کوچکتر از باکتریهای استرپتوکوکی است (2). یکی از مهمترین تفاوتهای باکتریها و ویروسها این است که، آنتیبیوتیکها قادرند باکتریها را از بین ببرند اما تأثیری بر ویروسها ندارند (3).
برخی تفاوتها:
باکتریها موجوداتی زنده و تکسلولی هستند که میتوانند به شکل مستقل یا به شکل انگل ادامۀ حیات دهند (4). باکتری دارای سلول، دیوارۀ سلولی، سیتوپلاسم، ریبوزوم، و کلیۀ اطلاعات ژنتیکی است که بوسیلۀ آن میتواند تولید مثل نماید. برخی از آنها دارای ساختارهای بندمانندی به نام تاژک (flagella ) هستند که به باکتریها امکان میدهد تا حرکت کنند (1). همچنین، شواهدی مبنی بر هوشمند بودن باکتریها نیز به دست آمده است. بنابراین، باکتری را میتوان یک موجود زندۀ تمامعیار دانست.
اما، ویروسها سلول ندارند. بنابراین، موجود زنده نیستند. ویروسها را پوششی پروتئینی احاطه کرده و این پوشش حاوی هستهای از مواد ژنتیکی است (DNA و یا RNA) ـ (1). برخلاف باکتریها که میتوانند به شکل مستقل زندگی کنند، ویروسها برای تکثیر به یک میزبان زنده نیاز دارند، مانند انسان، گیاه و حیوان (3)؛ در واقع، ویروس نمیتواند مستقلاً فعالیت کند و بر محیط اطراف تأثیر گذارد اما باکتری مانند سایر موجودات زنده میتواند مستقلاً با محیط پیرامونی تعامل داشته باشد.
نابود کردن ویروسها بسیار سختتر از کشتن باکتریهاست. به همین دلیل، بسیاری از صعبالعلاجترین بیماریهای واگیردار منشأ ویروسی دارند (2). زمانی که ویروس وارد بدن میشود، پس از تماس با سلول، مواد ژنتیکی خود را وارد سلولِ میزبان میکند؛ از این طریق، کلیۀ کارکردهایی را که پیش از این در اختیار سلول میزبان بود، از آن خود میکند. از این پس، سلول به جای موادی که در حالت عادی تولید میکرد، اقدام به بازتولید ویروس میکند (پروتئین و سایر مواد ژنتیکی مرتبط با ویروس مهاجم) (5). در صورت ادامه یافتن این پروسه، رفته رفته سایر سلولها نیز آلوده و نابود میشوند.
در مورد باکتریها، یا خود باکتریها با فعالیتهای خود ایجاد بیماری میکنند یا سم تولید شده توسط آنها قربانی را تحت تأثیر قرار میدهد (6).
آنفولانزا، ابولا، فلج اطفال، و سرماخوردگی معمولی جزو بیماریهای ویروسی هستند و سل، وبا، بوتولیسم و حصبه جزو بیماریهایی به حساب میآیند منشأ آنها باکتریها هستند (2,3,5).
برخی شباهتها:
مهمترین شباهت باکتریها و ویروسها این است که درصد محدودی از آنها خاصیت بیماریزایی دارند. چرا که بدن انسان به طور روزانه در معرض میلیونها باکتری و ویروس قرار میگیرد و بدون اینکه آسیبی ببیند به حیات خود ادامه میدهد.
اکثر باکتریها علاوه بر بیخطر بودن، حیات را بر روی زمین امکانپذیر میسازند. همانطور که بدون کربن، نیتروژن، و اکسیژن ادامۀ حیات میسر نیست، زندگی بدون باکتریها نیز غیرقابلتصور است (7). باکتریها علاوه بر کاربردهایی که در پزشکی دارند، در طیف وسیعی از صنایع نیز استفاده میشوند، از صنایع غذایی گرفته تا صنعت نفت.
ویروسها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. چرا که تعداد اندکی از آنها ما را بیمار میکنند (8). علاوه بر این، کاربردهایی نیز برای آنها ابداع شده است؛ برای نمونه، در حیطۀ ژندرمانی، کنترل و درمان سرطانها، کنترل بیولوژیک آفات، و از بین بردن باکتریهای بیماریزا (BACTERIOPHAGE THERAPY) کاربردهای گستردهای برای آنها یافت شده است (9).
نتیجهگیری:
باکتری موجودی دارای سلول و زندگی مستقل است اما ویروس از رشته های DNA یا RNA تشکیل می شود و صرفاً داخل بدن میزبان قادر به تکثیر است. به دلیل فقدان سلول آن را موجود زنده به حساب نمیآورند، اما اگر وارد بدن میزبان شود تأثیر آن بسیار مخربتر از باکتری خواهد بود. علیرغم برخی مضرات، هر دوی این میکروارگانیسمها میتوانند برای محیط پیرامون سودمند باشند.
1) http://www.microbeworld.org/what-is-a-microbe/virus-or-bacterium
2) http://www.betterhealth.vic.gov.au/bhcv2/bhcarticles.nsf/pages/infections_bacterial_and_viral
3) http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/infectious-diseases/expert-answers/infectious-disease/faq-20058098
4) http://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=13954
5) http://www.ucmp.berkeley.edu/alllife/virus.html
6) http://kids.britannica.com/comptons/article-197141/bacteria
7) Molika Ashford (August 12, 2010) Could Humans Live Without Bacteria?, Available at:http://www.livescience.com/32761-good-bacteria-boost-immune-system.html (Accessed: 15/2/2015).
8) http://eu.montana.edu/pdf/outreach/msuscizone3.pdf
9) http://www.garlandscience.com/res/pdf/9780815341505_ch02.pdf
هرچند مشاهدۀ میکروبها مشکل است، اما درصد قابلتوجهی از تنوع زیستی (biodiversity) کرۀ زمین را تشکیل میدهند. میکروبها 3.8 میلیارد سال در کرۀ زمین زندگی کردهاند؛ در مقایسه با آن، عمر انسان بسیار ناچیز به نظر میرسد. همچنین، کرۀ زمین مدت زمانی طولانی (در بیشتر عمر خود) شاهد حیات باکتریها بوده است.
باکتریها (bacteria)، آرکیاها (archaea)، ارگانیسمهای یوکاریوتی تکسلولی مانند آمیب، کپکهای لجن (slime mold) و پارامسیها (parameciums)، و حتی ویروسها تحت نام "میکروب" طبقهبندی میشوند. (طبقهبندی ویروسها مورد مناقشه قرار گرفته است، زیرا آنها را موجود زنده به حساب نمیآورند و به شکل مستقل نمیتوانند تکثیر یابند، اما، زمینۀ میکروبشناسی، ویروسها را نیز در بر میگیرد.) بیشتر میکروبها تکسلولیاند (unicellular)، یعنی هر کدام از آنها از یک سلول تشکیل میشوند.
میکروبها را هرجایی میتوان یافت ـــ در خاک، گیاه، آبفشانها (geysers)، عمق اقیانوس، دریاهای منجمد، و در بدن موجودات زنده. (یک تریلیون باکتری در شکم ما زندگی میکنند.) برخی از آنها، که به اکستروموفیل معروفند (extremophile)، در مکانهایی که هیچ موجودی قادر به بقا نیست میتوانند ادامۀ حیات دهند ـــ مانند، رگههای هیدروترمالِ جوشان (hydrothermal vents) در اقیانوس و در صخرههایی که در عمق زمین واقع شدهاند.
میکروبها هم ممکن است مفید باشند و هم مضر: باکتریهایی مانند استرپتوکوکوس و اِکولای بدن انسان را عفونی میکنند و حتی ممکن است منجر به مرگ شوند. بلومِ جلبکی (algal bloom) ممکن است برای ماهیها سمی باشد و آب را از اکسیژن خالی کند، اما سایر باکتریها به هضم غذا کمک و، در محیط زیست، مواد مغذی خاک را جایگزین و لکههای نفتی را از سطح اقیانوس پاک میکنند.
دانشمندان به طور روزانه گونهها (species)، جنسها (genuses)، خانوادهها (families)، و راستههای (orders) میکروبی جدید را کشف میکنند و پایانی برای این کشفیات متصور نیستند. از آنجا که دیرزمانی از عمر باکتریها بر روی کرۀ زمین میگذرد (تقریباً 3 تریلیون سال)، نسبت به حیات جانداران چندسلولی، میکروبها فرصت کافی داشتهاند تا به اشکال پیچیده تکامل یابند. آنها میتوانند ژنها را از گونهای به گونۀ دیگر منتقل کنند؛ چنین کاری از سایر اشکال حیات برنمیآید.
به منظور درک عملکرد اکوسیستم، درک میکروبها ضروری است. همچنین، برای کشف روشهای مقابله با بیماریها و درک چگونگی ظهور و گسترش بیماریهای عفونی، مانند آنفولانزای پرندگان (bird flue)، باید زندگی میکروبها را زیر میکروسکوپ قرار داد.
منبع:
livescience.com
ژل الکتروفورزیس در میدان ضربهای (PFGE) روشی است که با کمک آن می توان انگشت نگاری ژنومیک دی ان ای را برای جدایش های باکتریایی انجام داد.
زمان بر بودن، نیاز به متخصصان آموزش دیده، ناتوانی در جداسازی سویه های خاص، ناتوانی در شناسایی مخلوطی از سویه ها از جمله معایب این شیوه هستند.
منبع:
cdc.gov/pulsenet/pathogens/pfge.html
همانطور که از نامش پیداست، بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (Modified Atmospheric Packaging) یا MAP ترکیب گازهای موجود در بسته بندی مواد غذایی را تغییر می دهد --- این گازها عمدتاً اکسیژن، نیتروژن، و دی اکسید کربن هستند. تغییرات اعمال شده در ترکیب گازهای موجودِ پیرامون مادۀ غذاییْ رشد باکتری ها و قارچ های عامل فساد را کُند می کند و عمر نگهداری محصول غذایی را افزایش می دهد. این روش برای نگهداریِ نان، کیک، میوه جات، سبزیجات، گوشت ها، و غذاهای دریایی به کار می رود؛ این مواد در بسته بندی های پلاستیکی مخصوص نگهداری می شوند. این بسته بندی ها ترکیب گازهای اصلاح شده را در یک بازۀ زمانی خاص حفظ می کنند.
این تکنیک را می توان در مقیاس های بزرگ و در کانتینرهای مجهز به کار گرفت. یکی از روش هایی که می توان میوه هایی مانند سیب را مدت ها پس از برداشتْ و در تمام طول سال به بازار عرضه کرد استفاده از روش MAP است. اگر چه بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (Modified Atmospheric Packaging) قادر است رشد برخی میکروارگانیسم ها را کُند نماید، اما قادر نیست مانع از رشد برخی باکتری های خطرناک شود. به همین دلیل، MAP را با سایر روش های نگهداری مواد غذایی مانند سرمایش ترکیب می کنند.
پرسش. نظر شما دربارۀ پروبیوتیک ها چیست. آیا واقعاً خواص بیشماری دارند که سلامتی را ارتقا می دهد؟
پاسخ. براساس تعریف فائو، پروبیوتیک ها «میکروارگانیسم های زنده ای هستند، که در صورت تجویز به میزان کافی، سلامتی میزبان را ارتقا می بخشند.» در بیان ساده، پروبیوتیک ها «باکتری های خوب» به حساب می آیند. در حال حاضر، پروبیوتیک ها در بازار در قالب مواد غذایی تخمیری مانند ماست و سایر محصولات لبنی قابل تهیه اند. همچنین، غلات، عصاره میوه ها، و محصولات قنادی بیشماری وجود دارند که حاوی پروبیوتیکند.
«باکتری های خوب» در واقع به شکل طبیعی در بدن همۀ ما وجود دارند. روده های ما میزبان صدها نوع باکتری اند که در سلامتی بدن نقش دارند. این باکتری ها شامل بیفیدیوباکتری ها، یوباکتری ها، کلوستریدیاها، کوکسی های گرم مثبت، و لاکتوباسیل ها هستند. آن ها در چندین عملکرد سودمند ایفای نقش می کنند، مانند تخمیر سوبستراهای انرژی زا که محتوای روده را اسیدی می کنند، مسئله ای که مانع از رشد باکتری های بیماریزا می گردد؛ ارتقای عملکرد سلول های سیستم ایمنی؛ و تولید ویتامین هایی مانند بیوتین و ویتامین K.
مصرف پروبیوتیک ها اخیراً بسیار رایج شده است -- بیشتر پروبیوتیک های موجود در بازار از نوع لاکتوباسیلوس و بیفیدیوباکتر هستند. پیش بینی می شود مصرف پروبیوتیک ها میزان «باکتری های خوب» روده را از سطح فعلی بالاتر ببرد. تولید کنندگان محصولات حاوی پروبیوتیکْ مجموعه ای از مزایا را به محصولات خود نسبت می دهند. گمان می رود پروبیوتیک ها هضم را بهبود بخشند، از پوست مقابل باکتری های مضر محافظت کنند، سیستم ایمنی را تقویت کنند، و در کل سلامت شخص را ارتقا دهند. این ادعاها غلط نیست اما موثق نیز نمی باشند. این واقعیت که پروبیوتیک ها تحت عنوان مکمل های غذایی در بازار عرضه می شوند، گواهی بر این مسئله است. چنانچه بخواهند چیزی را تحت عنوان دارو در بازار عرضه کنند، شاهد و مدرکی دال بر ایمنی و کارایی آن مورد نیاز است.
در واقع شماری از مطالعات نشان می دهند که پروبیوتیک ها واقعاً مزایایی برای سلامتی دارند. برخی مطالعات بالینی نشان می دهند که ممکن است پروبیوتیک ها دورۀ بیماری برخی از اشکال گاستروانتراتیس را کاهش دهند، بروز عفونت های تنفسی و پوسیدگی دندان را در کودکان تقلیل دهند، و افراد حساس به لاکتوز را به این کربوهیدرات مقاوم نمایند. برخی گونه های لاکتوباسیل دارای خاصیت آنتی میوتوژنیک هستند، این بدین معناست که قادرند از سرطان روده جلوگیری کنند. مطالعه بر روی حیوانات نشان داده است که برخی پروبیوتیک ها میزان کلسترول سرم را کاهش می دهند. برخی مطالعات نشان داده اند که مصرف شیرهایی که با گونه های مختلف لاکتوباسیل تخمیر شده اند، ممکن است منجر به کاهش فشار خون شود. برخی مطالعات بیانگر این نکته بوده اند که پروبیوتیک ها ممکن است فعالیت های سیستم ایمنی را ارتقا داده و در نتیجه ریسکِ ایجاد آلرژی را کاهش دهند.
با وجود این، تمامی این مطالعات ماهیتی مقدماتی دارند و هیچ کدام موثق نیست. با اینحال، برای حفظ سلامتی می بایست مقداری لاکتوباسیلوس و یا «باکتری خوب» در روده وجود داشته باشد، اما در مورد این موضوع که افزایش پروبیوتیک در بدنْ سلامتی را ارتقا می دهد، شک و ابهام وجود دارد.
در هر صورت، پروبیوتیک ها ایمن بوده و ممکن است برخی اوقات عوارض جانبی خوش خیم ایجاد کنند. اگر مردم بخواهند از مکمل های پروبیوتیک استفاده کنند، کسی نمی تواند مانع آن ها شود.
به شکل تصادفی، پروبیوتیک ها ممکن است در متابولیسم برخی داروها مانند سولفاسالازین اختلال ایجاد کنند. بنابراین، افرادی که پروبیوتیک مصرف می کنند، پیش از آنکه دارویی برای آن ها تجویز شود، می بایست پزشک خود را از این موضوع مطلع نمایند.
منبع:
Manila Bulletin – Tue, May 28, 2013
تحت عنوان "Probiotics anyone"
باکتری E.coli، یکی از خطرناک ترین عوامل بیماری زا در بسیاری از مسمومیت های غذایی، قادر است از داده های ما محافظت کند. بنابراین، به گفته عده ای از دانشجویان چینی مقیم هنگ کنگ، در آینده قادر خواهیم بود «منبع عظیمی از اطلاعات را در یک ظرف حاوی باکتری درون یخچال خانه» نگهداری کنیم.
ذخیره سازی زیستی علمی جوان است که قدمت آن از یک دهه فراتر نمی رود. دقیق ترین تعریفی که از این علم می توان ارائه کرد «هنر رمزنویسی اطلاعاتی روی سلول های زنده» است. از آنجا که شمار باکتری ها ثابت نبوده و مرتبا تولید مثل می کنند، در صورتی که داده ها را روی DNA آن ها ذخیره کنیم، می توانیم هزاران سال از اطلاعات خود حفاظت کنیم. پیش از این دانشمندان ژاپنی در سال 2007 از حک نمودن معادله معروف اینشتین (یعنی E=MC2) روی DNA نوعی باکتری موجود در خاک خبر داده بودند.
اما محققان چینی پا را این فراتر گذاشته و ذخیره داده های پیچیده را، از طریق ایجاد روش های نوین، روی DNA باکتری مذکور ممکن ساختند. آن ها اطلاعات را به اجزای کوچک تقسیم کرده و این داده ها را بین سلول های باکتریایی متفاوت پخش نمودند. این روش به دانشمندان کمک می کند بر مشکل کمبود ظرفیت فائق آیند. آن ها همچنین روشی را ابداع کرده اند که با آن می توان، محل دقیق اطلاعات مورد نظر، روی DNA را ردیابی نمود.
این روش، علاوه بر متن، راه را برای ذخیره تصویر، موسقی و حتی ویدئو روی سلول ها هموار می سازد. به گفته محققان چینی یک گرم از باکتری قادر است معادل با یک هارد دیسک 4502000 گیگا بایتی، اطلاعات در خود جای دهد. آن ها حصار امنیتی سه لایه ای را نیز برای محافظت از اطلاعات ابداع نموده اند که می تواند برای دیپلمات های آمریکایی که اطلاعات شان توسط Wikileaks در فضای مجازی پخش شد خبر خوشایندی باشد. باکتری ها را نمی توان هک کرد؛ این در حالی است که داده های روی کامپیوترها را در اثر نقص های الکتریکی و یا دزدی های سایبری ممکن است از دست بدهیم. اما باکتری ها با توجه به ایمن بودن مقابل حملات سایبری، قادرند از اطلاعات ما، با قدرت، محافظت کنند. به علاوه یک نوع مکانیسم که درون این سیستم به کار رفته، مسئول این است که مانع از نابودی اطلاعات، در اثر جهش های احتمالی ژنتیکی باکتری ها گردد.
دانشمندان چینی واژه ای را نیز در این رابطه ابداع کرده اند – biocryptography. آن ها DNA را از سلول باکتری استخراج کرده و پس از ایجاد تغییرات به کمک آنزیم ها روی آن، DNA را مجددا به سلول بازگرداندند.
دانشمندان مذکور خطرناک بودن این روش را رد کرده و می گویند: علی رغم بدنامی E.coli، این شیوه ریسکی را متوجه ما نخواهد کرد، چرا که از نوع اصلاح شده این باکتری استفاده کرده که قادر نیست خارج از فضای سنتزی زنده بماند.
شاید بتوان یکی از تجهیزات کامپیوترهای آینده را پتری دیش هایی دانست که حاوی باکتری های حامل اطلاعات هستند. با اینحال، هر چند این روش «یک دستاورد عظیم» محسوب می گردد، اما دنیا، به دلیل اینکه روش فوق مراحل اولیه را طی می کند، باید سال ها منتظر بماند تا چنین کامپیوتری را تجربه کند.
منبع:
AFP
پ. ن. پتری دیش نام یک ظرف پلاستیکی است که در آزمایشگاه های میکروب شناسی برای مطالعه روی باکتری ها از آن استفاده می کنند. اگه سوالی بود در خدمت هستم.
پ.ن. E.ocli که ما به اون می گیم اشرشیا کلی/کلای یک باکتری بیماریزاست که عامل بسیاری از مسمومیت های غذایی خصوصا در فصل تابستان می باشد. coli همان colon است که فکر می کنم روده بزرگ باشد. E حرف ابتدایی Escherchia بوده که از Escher مشتق شده است. T. Escher نام یک دانشمند آلمانی در قرن نوزدهم است.