باکتری‌ها هم نساج شدند و هم رنگرز!

کرمان رصد - ایسنا /در روشی نوآورانه که مرزهای زیست‌فناوری را جابه‌جا می‌کند، باکتری‌ها به نساجان و رنگ‌رزانی زنده تبدیل شده‌اند که هم‌زمان الیاف سلولزی می‌بافند و آن‌ها را با رنگدانه‌های طبیعی در طیفی گسترده از رنگ‌های زنده رنگ‌آمیزی می‌کنند.
محققان موسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST) از باکتری Komagataeibacter xylinus برای ریسیدن الیاف سلولزی برای تولید پارچه و از باکتری اشرشیا کلی (Escherichia coli) برای آغشته کردن این الیاف به رنگ‌ استفاده می‌کنند. نکته شگفت‌انگیزتر این است که آنها می‌توانند هر دو کار را در یک ظرف انجام دهند.
بازار
به نقل از نیواطلس، سان یوپ لی، نویسنده ارشد و مهندس بیوشیمی، توضیح می‌دهد: صنعت نساجی و رنگرزی به الیاف مصنوعی مبتنی بر نفت و مواد شیمیایی متکی است که شامل مواد سرطان‌زا، فلزات سنگین و مختل‌کننده‌های غدد درون‌ریز می‌شوند. این فرآیندها گازهای گلخانه‌ای زیادی تولید می‌کنند، کیفیت آب را کاهش می‌دهند و خاک را آلوده می‌کنند.
تولید رنگ‌ها مقادیر عظیمی آب مصرف می‌کند و سالانه در سراسر جهان حدود 200 هزار تُن رنگ از فرآیندهای صنعتی خارج شده و سیستم‌های آبی را آلوده می‌کنند. و اینها مواد فراریِ بدبو و فوق‌العاده قدرتمندی هستند که برای مقاومت در برابر نور، دما، صابون، سفیدکننده و حتی غوطه‌وری پرورش داده می‌شوند و از آنجا که به عوامل ضد میکروبی آغشته شده‌اند، بسیار آهسته تجزیه می‌شوند.
البته، از آنجا که هدف اصلی یک رنگ، تغییر رنگ سایر مواد است، رنگِ آب‌هایی را که به آن آلوده می‌شوند نیز تغییر می‌دهد و نه تنها زیبایی آب‌ها، بلکه شفافیت آنها را نیز کاهش می‌دهد. این از دست دادن شفافیت منجر به کاهش فتوسنتز برای گیاهان آبزی و در نتیجه کاهش تولید اکسیژن می‌شود که به حیوانات در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها آسیب بیشتری می‌رساند و ارزش آبیاری آن آب را کاهش می‌دهد. اگر این فهرست به اندازه کافی برای شما بد نبود، بسیاری از رنگ‌ها بسیار سمی و حتی جهش‌زا هستند.
بدون رنگ‌ها برای جذاب کردن محصولات، جذابیتی وجود نخواهد داشت و تولید بیش از حد لباس‌های مُد روز نیاز به استثمار گسترده نیروی کار دارد، آلودگی کربن به دلیل حمل چند مگاتنی لباس از طریق اقیانوس‌ها ایجاد می‌شود و فرهنگ یک‌بار مصرف بودن لباس‌ها را به صورت انبوه به زباله‌دان‌ها روانه می‌کند. حمل مجدد آنها از طریق اقیانوس به عنوان «کمک مالی» برای کشورهای در حال توسعه، صنایع نساجی و پوشاک داخلی آنها را نابود می‌کند.
موسسه پیشرفته علوم و فناوری کره راهی برای جلوگیری از همه این موارد به ما ارائه داد، اما روش آنها چگونه کار می‌کند؟
در طی فرآیند تخمیر، یک کشتِ همزیست از دو نوع باکتری، مشتقاتِ دو رنگدانه‌ی طبیعی به نام‌های ویولاسئین‌ها و کاروتنوئیدها را به کار می‌گیرد تا یک شبکه‌ی سلولز تولید کند؛ همان فیبری که به دیواره‌های سلولیِ گیاهان پایداری می‌بخشد. همزمان، این باکتری‌ها رنگدانه‌های طبیعی برای رنگ‌های قرمز، زرد، آبی، نارنجی، سبز، سرمه‌ای و بنفش نیز تولید می‌کنند. لی می‌گوید: در ابتدا، این فرآیند کاملا شکست خورد. یا تولید سلولز بسیار کمتر از حد انتظار بود، یا هرگز رنگی نشد. گروه او خیلی زود کشف کرد که کوماگاتائی‌باکتر زایلینوس، باکتری سازنده سلولز، و اشریشیا کلی، باکتری سازنده رنگ‌ها، با یکدیگر در تضاد هستند.
بنابراین، گروه چگونه میکروب‌ها را «متقاعد» کرد که به خوبی با هم بازی کنند و رنگ‌های زیبایی بسازند؟ ابتدا، دانشمندان یک رویکرد کشت مشترک تأخیری برای ویولاسئین‌های خانواده آبی یعنی محدوده رنگ سبز تا بنفش ایجاد کردند، به این صورت که باکتری‌های تولیدکننده رنگ را تنها پس از شروع رشد باکتری‌های تولیدکننده سلولز اضافه کردند. برای کاروتنوئیدهای خانواده قرمز یعنی قرمز تا زرد، محققان سلولز را قبل از خیساندن در کشت‌های تولیدکننده رنگدانه، برداشت و خالص‌سازی کردند. و موفق شدند. تمام رنگ‌های رنگین‌کمان امکان‌پذیر شدند.
البته، اگر رنگ‌های زیبا در آزمایشگاه با یک بار شستشو در ماشین لباسشویی، از رنگین‌کمان‌های پر جنب و جوش به یک سایه خاکستری تبدیل شوند، در دنیای واقعی عملا بی‌ارزش هستند. بنابراین، برای آزمایش دوام رنگرزی، گروه با گرم کردن آنها، استفاده از سفیدکننده و حتی غرق کردن آنها در قلیا و اسید آنها را بررسی کردند. در حالی که برخی از رنگ‌ها پخش می‌شدند، برخی دیگر در جای خود می‌ماندند. در آزمایش‌های شستشو، رنگ‌های ویولاسین در واقع بهتر از رنگ‌های مصنوعی عمل می‌کردند.
بنابراین، چه زمانی لباس‌هایی را خواهیم خرید که با باکتری تولید و رنگ‌آمیزی شده‌اند؟
لی می‌گوید: کار ما قرار نیست در حال حاضر کل صنعت نساجی را تغییر دهد. او تخمین می‌زند که با توجه به زمان مورد نیاز برای افزایش ظرفیت تولید جهت رقابت با محصولات نفتی ارزان، روش آنها حداقل تا پنج سال آینده پارچه‌ای به مصرف‌کنندگان تحویل نخواهد داد.
او با اشتیاقی وصف‌ناپذیر از رسالت بشردوستانه‌ی علم می‌گوید: اما حداقل ما یک مسیر سازگار با محیط زیست را به سمت رنگرزی پایدار منسوجات پیشنهاد کرده‌ایم، در حالی که همزمان سلولز تولید می‌کنیم. این وظیفه‌ی ماست که به عنوان انسان، جهان را به مکانی بهتر تبدیل کنیم و به فرزندانمان اجازه دهیم زندگی شادتری داشته باشند. بیایید با محیط زیست مهربان باشیم و برای نسل‌های آینده کار خوبی انجام دهیم.