دور الأحياء المجهرية في تحقيق التنمية المستدامة

م.د كرار محمود شاكر

جامعة كربلاء / كلية الصيدلة

تعتبر  التقنیات الحیوية  للميكروبات (  ( Microbial Biotechnology واحدة من أهم الأدوات الأساسية التي من الممكن أن تساعدنا على توفير الأحتياجات  الأساسية للمجتمع وتعمل على تحقيق التنمية المستدامة فيما أذا لو تم استثمارها بالشكل الصحيح ، عالميا فأن مجال التقنيات الحيوية للميكروبات  يتطور بشكل سريع مما يجعله يشكل أحد أهم الفرص الأستثمارية التي من الممكن أن تساهم في خلق منتجات جديدة وخلق اقتصاد مستدام  لدولة ما  مثل انتاج الأدوية واللقاحات والتحكم في المناخ  حيث  من الممكن ان تساهم في تطوير خصوبة التربة ، تحسين المناخ ، تطوير النباتات المهجنة وزيادة انتاج المحاصيل الزراعية والحفاظ على جودتها وأعادة تدوير النفايات والتخلص من المركبات السامة في البيئة )  شكل رقم 1) . ويطلق على التكنلوجية الحيوية للميكروبات  ايضا بتقنيات الشفاء حيث من خلالها يمكن ان يتم شفاء الافراد من الامراض والبيئة من التلوث (3,2,1)  . 
على الرغم من  دور التقنية الحيوية في حفظ صحة الأفراد وحماية البيئة من التلوث ألا ان استثمار البشرية لهذه التقنيات  محدود جدا مما يكلف المجتمع البشري بسبب عدم أستثمار هذا المجال ، الكثير من الخسائر البشرية  والمزيد من التدهور البيئي . 

شكل رقم 1 : بعض تطبيقات  الأحياء المجهرية في المجالات الأقتصادية المختلفة .

تشكل الأحياء المجهرية  مفاعلا كيميائيا ضخما تجري فيه العديد من التفاعلات الكيميائية بواسطة عدد غير محدود من الأحياء الدقيقة والذي يعمل بشكل مباشر او غير مباشر على تنظيم جميع أشكال الحياة الاخرى على وجهة الارض  . حيث تعمل هذه التفاعلات  على تحديد مدى صحة الافراد في المجتمعات البشرية وهي في نفس الوقت من المصادر  الاساسية في توفير الأحتياجات الضرورية  لتنمية بيئة الانسان  وخلق رفاهيته  .  وهذا ما يجعل تخصص الأحياء المجهرية مميزا ومهما إلى حد كبير في تحقيق التنمية المستدامة .  على العكس من المواد الكيميائية التي تتطلب تفاعلاتها العديد من الظروف الخاصة على سبيل المثال الضغط العالي او درجات الحرارة المرتفعة لحدوث بعض التفاعلات وما ينتج عنها من مواد سامة وضارة واقتصاد خطي فأن الميكروبات تتكاثر  كما تتكاثر أشكال الحياة ذاتياً؛ من خلال أنتاج  المحفزات الحيوية (الإنزيمات) الخاصة بها (القابلة للتحلل)؛ وبشكل عام تكون  ذات طاقة منخفضة ومواد كيميائية  على الأغلب غير سامة/منخفضة السمية؛ ويمكنها عادةً إعادة تدوير المنتجات التي تولدها . وبالتالي فإن الميكروبات ليست فقط محولات استثنائية للمادة والطاقة ولكن  تفاعلاتها أيضا عامة  وصديقة للبيئة ومستدامة، وتشكل عملياتها/أنشطتها اقتصادًا مستداما  .(2)

القرن الواحد والعشرين عصر التكنلوجيا  الميكروبية 
على الرغم من أن عصر العلم الحديث قد تحرك بعصر الفيزياء وعصر الكيمياء،  فأن معظم القرن العشرين كان عصر علم الأحياء الدقيقة، حيث تميز  بالتقدم المذهل في المعرفة التي تم الحصول عليها عن طريق استخدام الميكروبات. وذلك بسبب دورها الكبير في فهم الآليات الكامنة وراء الكثير من الكيمياء الحيوية، وعلم الوراثة، و في فهم العوامل المعدية والأمراضية ، والبيئة والشبكات الغذائية، وتحولات المحيط الحيوي وتدفقات الطاقة في البيئة ، والتطبيقات القائمة على هذه المعرفة، مثل اكتشاف وإنتاج ثروة من المنتجات الصيدلانية، بما في ذلك اللقاحات، التي تنقذ ملايين الأرواح كل عام، وأكثر من ذلك بكثير ونظرا لأهمية هذه الاكتشافات فقد نالت عدد كبير من جوائز نوبل (شكل رقم 2 ). أن ماتقدم يؤكد أن هنالك حاجة إلى الأهتمام أكثر بأستثمار التقنيات الميكروبية لتحقيق معظم، وربما جميع جوانب، أهداف التنمية المستدامة السبعة عشر للأمم المتحدة (4). 

شكل رقم 2 : بعض الأكتشافات العلمية الحائزة على جائزة نوبل  والمرتبطة باستخدام الأحياء المجهرية في القرن العشرين.
هذه الاعتبارات وغيرها تقودنا إلى النظر إلى القرن الحادي والعشرين باعتباره بداية عصر التكنولوجيا الميكروبية. وليس نيتنا هنا إثارة التخصصات ضد بعضها البعض – بل على العكس تماماً – فالقرن الحادي والعشرون يتميز أيضاً بمساعي ومشاريع قوية للغاية متعددة التخصصات ، لذا فهو أيضاً عصر التعاون العلمي  المتعدد التخصصات. فعلى سبيل المثال  يعرف الكيميائيون جيدًا قواعد الكيمياء/الكيمياء الحيوية التي تكمن وراء التفاعلات  الميكروبية؛ ويعرف المهندسون الكيميائيون والمهندسون الحيويون كيفية تحسين عمليات التكنولوجيا الحيوية وتوسيع نطاقها والتحكم فيها، وكيفية تغذية الميكروبات، وماذا يجب فعله عندما تنتهي العملية؛ يعرف الفيزيائيون عن فيزياء وكيمياء السطح والسطح البيني ودوره في عمل التفاعلات داخل الأحياء المجهرية و التفاعلات السطحية التي تؤثر على العمليات التقنية؛ يعرف علماء الرياضيات وعلماء الأحصاء كيفية استخلاص المعلومات المفيدة من البيانات التي تم جمعها، وكيفية نمذجتها، وكيفية استخدام النموذج لتوجيه اختيار متغيرات  العملية وتقديم تنبؤات مفيدة لذا أذا أردت أن تصبح مختصا في مجال التقنية الحيوية الميكروبية فيتطلب ان تملك المعرفة اللازمة من علوم الحياة والكيمياء والفيزياء والرياضيات والمنطق بشكل كافي ودقيق بالاضافة الى معرفتك بالأحياء المجهرية .
ولذلك، يعتبر علم الأحياء المجهرية خاصًا بين العلوم، مما يعني أن الباحثين في هذا الأختصاص  يرون بعض الأشياء (الأشياء الميكروبية) التي لا يراها الآخرون: الميكروبات التي تقدم حلولاً/استراتيجيات لتخفيف المشاكل والأزمات، والتي توفر لهم الفرصة لتنسيق، أو على الأقل اقتراح، إجراءات ذات أهمية هائلة للأنسانية والكوكب وتساهم في تحقيق الأستدامة.

 الأحياء المجهرية ودورها في تنمية صناعة البناء والعمارة 
أن صناعة البناء والتشييد لها بصمة بيئية كبيرة تتعلق بإنتاج الغازات الضارة ، واستهلاك  الطاقة، والاقتصاد الخطي (وليس  المستدام)، مما ينتج اضرارا كبيرة بالمستقبل على صحة الفرد وسلامة البيئة وهو ما يمثل تحدي مهم للأستدامة ، ويتتطلب مواجهة هذا التحدي، في جملة أمورمنها ، استغلال التقنيات الميكروبية الجديدة لزيادة استدامة صناعة الأبنية ، من خلال استخدام الوقود الميكروبي، والإلكترونيات الحية في البناء والتشييد، والحد من استهلاك الطاقة : كل من الطاقة “المتجسدة” المستهلكة في الحصول على مواد البناء ومعالجتها واستخدامها، و”الطاقة التشغيلية” اللازمة لتوفير خدمات البناء (6). 
الأحياء المجهرية وعلم الفضاء 
وبالنظر إلى المستقبل البعيد، فأن هنالك خطط لدراسة أاية باء وحدات سكية على سطح المريخ في السنوات/العقود القادمة، وربما حتى بناء  المدن و لن يكون هذا ممكنًا إلا من خلال التقنيات الحيوية  الميكروبية، والتي من  أقل ماتقدمه هو المساهمة بتوفير  تربة خصبة، وتعزيز صحة النبات، وإعادة تدوير النفايات، وإنتاج السكريات عن طريق عملية التمثيل الضوئي وغيرها . علم الأحياء الدقيقة على الأرض هو أيضًا من المعايير الأساسية في  التقييمات المطلوبة لتقييم فيما اذا كانت بيئة ما صالحة  للسكن أو لا ولذلك فهي تعتبر أحد أهم الأدوات  التي تقود الأبحاث للكشف عن الحياة في الفضاء  ولذلك فإن الأنشطة الميكروبية والمؤشرات الحيوية تعتبر أساسية للبحث عن الحياة على الكواكب الأخرى و لأستكشاف الإنسان للفضاء وإمكانية البقاء عليها أو استعمارها. ترتبط هذه المشكلة أيضًا بالأزمات الإنسانية على الأرض: حيث يتصور البعض نقل السكان إلى مواقع خارج الأرض (إما المريخ أو على سفن الفضاء التي تدور حول الأرض) للهروب من الأرض التي أصبحت معادية بشكل متزايد للوجود البشري . ومع ذلك، فإن جسم الإنسان – بوظائفه الفسيولوجية وجهازه المناعي والنفسي – قد صمم ليتناسب مع ظروف الأرض فقط.( تتدهور صحة رواد الفضاء في المهمات الفضائية)، ولا يوجد موقع آخر معروف يتوفر فيه  الموارد اللازمة للحفاظ على محيط حيوي غني كما هو الحال هنا على الأرض. ولذلك، فإن التطبيقات المختلفة لعلم الأحياء الدقيقة التي تسمح بتقييم مدى صلاحية الكواكب الأخرى للحياة، والتي توضح القيود المفروضة على استكشاف الفضاء، يمكن أن تعمل على زيادة إلحاح البشرية لإصلاح الأزمات التي تحدث حاليًا على الأرض. إنهم يخبروننا بعبارات لا لبس فيها أنه لا يوجد كوكب ب، على الأقل بين تلك الكواكب المعروفة حاليًا(5). 

مقترح استثمار الضرائب لتمويل المشاريع الخاصة بالتقنيات الحيوية للأحياء المجهرية
وبناءا على ماتقدم ومن أجل أستثمار الأبحاث في التقنيات الحيوية للميكروبات فأن بعض الدراسات  تقترح أن  يتم تمويل الابحاث في الأوساط الأكاديمية إلى حد كبير من عائدات الضرائب  للمحافظة والدولة وأن الأساس المنطقي وراء هذا التخصيص للموارد العامة هو أنه يشكل استثمارًا حيويًا للمستقبل، مع عائد ممتاز على الاستثمار، وهو ما تمثله الاكتشافات البحثية التي تؤدي إلى تطبيقات مفيدة للمجتمع – بما في ذلك تلك التي يمكن أن تخفف من الأزمات الإنسانية – تعليم وتدريب الأجيال القادمة من خريجي الجامعات والباحثين ويشكل من حيث المبدأ اقتصاد مستدام  (الشكل3)، باستثناء بعض “التسرب”/الخطي، بسبب سوء العلوم أو خيارات الدراسة الغير موفقة  التي تفشل في تطوير المعرفة (السهم المتقطع في الشكل 3) بالطبع حتى الأستثمار في ، العلوم “الأساسية ”  التي لا يوجد فيها هدف محدد مسبقًا للتطبيق، وهو أمر لا غنى عنه، لأن أتقانه  يعمل على تطوير حدود المعرفة، وبالتالي فهي تمثل خطوة اساسية بأتجاه البحث الفعال والمحرك للأبحاث  التطبيقية في العلوم والتكنولوجيا (7) . 

شكل رقم 3 :  مخطط يوضح أهمية تخصيص مبالغ من الضرائب العامة لدعم التعليم والبحث الاكاديمي في مجال التقنيات الحيوية الميكروبية  لتحقيق التنمية المستدامة .

يمكن حل العديد من المشكلات التي تواجه المجتمعات والأمم والإنسانية  والكوكب نفسه أو التخفيف منها من خلال العمليات والتفاعلات الميكروبية. وتشمل الأمثلة، على سبيل المثال لا الحصر، الاستدامة ، تحسين الأمن الغذائي في مختلف مراحل سلسلة العرض والاستهلاك ، ومكافحة تغير المناخ والاحتباس الحراري و  نحن نعرف كيفية الأستفادة من الأحياء المجهرية بهذه المجالات ، إما عن طريق تعديل الأنشطة الميكروبية في الطبيعة، أو عن طريق تسخير أنشطة محددة في بيئات خاضعة للرقابة، وهناك العديد من الجهود الجديرة بالثناء جارية في جميع أنحاء العالم،  ولكن الحقيقة هي أننا لا نقوم بالقدر الكافي، وأن ما مانفعله  لا يتم بالسرعة الكافية، لأسباب من أهمها عدم وجود الرعاية من قبل الدولة لهذا التخصص والمناهج التي تقتصر على بيان اهمية الجانب الصحي فقط لهذا التخصص  وبالتالي فإن الأزمات  المحلية والعالمية لا يمكن حلها بل على العكس من ذلك، فإن بعضها يزداد سوءا يوما بعد اخر . لذا  نحن بحاجة ماسة إلى زيادة كمية  الجهود المبذولة لتسخير قوة الميكروبات لترجيح كفة الميزان.
ويجب أن تكون هذه الجهود على جميع المستويات: الفرد، و الدولة والوزارات  والتجمعات المشتركة بين الوزارات ، والتخصصات الأكاديمية والشبكات المتعددة والمتعددة التخصصات، والقطاع الصناعي، وفرق العمل والمنظمات الوطنية والدولية.
في حين أن التكنولوجيات الميكروبية هي وسيلة لحل أو تخفيف العديد من المشاكل في العديد من المجالات المختلفة – فإن نشر المعرفة والوعي حول تكنلوجيا الميكروبات ، متى وأينما تكون هناك حاجة إليها، يتطلب قرارات سياسية، وتمويل، وقبول عام، وفي بعض الحالات، مشاركة عامة للجهات الفاعلة الإضافية، بما في ذلك العلماء خارج مجال علم الأحياء الدقيقة والسياسيين والاقتصاديين والمحامين والمعلمين والفلاسفة والمنظمات الدولية وغير الحكومية، والجمهور العام ويمكن للجمهور، بما في ذلك أطفال المدارس، وغيرهم (وربما، في ظروف معينة، حتى الفنانين والكتاب والشعراء والموسيقيين)، أن يتمتعوا بقوة مساهمة  حاسمة وبالتالي، يجب على المختصين في  الأحياء المجهرية التعامل مع هذه الجهات الفاعلة الرئيسية، الذين لا يمثلون عوامل تمكين للحلول فحسب، بل هم أيضًا ناشرون للمعرفة الميكروبيولوجية ذات الصلة. وهذا النشر للمعرفة  هو مفتاح التنفيذ الناجح من الحلول، لزيادة تقدير الإمكانات للتكنولوجيات الميكروبية، وتحديد المشاكل المهملة الموجودة  وذات الصلة و التي تحتاج أيضا إلى حل . 
تتطلب هذه المشاركة استخدام لغة ومصطلحات مفهومة بشكل عام، كما يتم تطويرها حاليًا بواسطة المبادرة الدولية لمحو الأمية الميكروبيولوجية (IMiLI) من أجل وصف العمليات والتقنيات الميكروبية لعامة الناس لتسهيل فهمها وتداولها . أن إنشاء لغة مشتركة على المدى القصير أمر ضروري وممكن، إلا أن التواصل سيكون أسهل بكثير وأكثر فعالية مع زيادة التوعية بعلم الأحياء الدقيقة، ونشر المعلومات عبر وسائل الإعلام ووسائل التواصل الاجتماعي، وخاصة التعليم الرسمي في المراحل الدراسية ما قبل الجامعة  وهذا يتطلب إنشاء مناهج  لتدريس علم الأحياء الدقيقة لتوعية عامة الناس. إن المبادرة الدولية لمحو الأمية الميكروبيولوجية، التي يديرها مجموعة كبيرة من كبار علماء الأحياء المجهرية في العالم ، تهدف إلى الكشف عن تأثير الميكروبيولوجيا وإمكاناتها في حل المشكلات التكنولوجيا للمجتمعات في جميع أنحاء العالم مما يساهم في تحقيق الأستدامة بشكل أكبر وأسرع  (8).
الخاتمة 
علينا أن ندرك اليوم  أن القرن الواحد والعشرون  هو عصر علم الأحياء الأحياء المجهرية وتطبيقاته ،  دعونا كباحثيين ، ومجتمعات علمية ، وجامعات، ومؤسسات تعليمية، لا ننتظر على الهامش ونراقب ما يحدث؛ دعونا نتعرف على ما يجب أن يحدث وعلى يد من ونواصل المهمة: لننتهز الفرصة في وضع بلادنا ضمن الدول المتقدمة في هذا المجال والمستثمرة له من أجل تحقيق أكبر قدر ممكن من الأقتصاد المستدام بالأستفادة من ثروات الأحياء المجهرية الطبيعية في أرض بلدنا من خلال توفير الدعم الممكن وتحديث المناهج بالشكل المطلوب وبالأتجاه الذي يحقق التنمية المستدامة .

المصادر 
1- Ramos, J.L., Bernal, P. & Salvachúa, D. (2023) Microbial biotechnology in the effort to end hunger. Microbial Biotechnology, 16(8), 1581–1583. Available from: https://doi.org/10.1111/1751-7915. 14295 .
2- Falkowski, P.G., Fenchel, T. & Delong, E.F. (2008) The microbial engines that drive Earth’s biogeochemical cycles. Science, 320(5879), 1034–1039. Available from: https://doi.org/10.1126/ science.1153213.
3- Sousa, F.L., Thiergart, T., Landan, G., Nelson-Sathi, S., Pereira, I.A.C., Allen, J.F. et al. (2013) Early bioenergetic evolution. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 368, 20130088. Available from: https://doi.org/10.1098/rstb.2013. 0088.
4- Anand, S., Hallsworth, J.E., Timmis, J., Verstraete, W., Casadevall, A., Ramos, J.L. et al. (2023) Weaponising microbes for peace. Microbial Biotechnology, 16, 1091–1111.
5- Timmis, K., Hallsworth, J.E., McGenity, T.J., Armstrong, R., Colom, M.F., Karahan, Z.C. et al. (2024) A concept for international societally-relevant microbiology education and microbiology knowledge promulgation in society. Microbial Biotechnology, Submitted. Available from: https://doi.org/10.1111/1751-7915. 14456.
6- Armstrong, R. (2023) Towards the microbial home: an overview of developments in next-generation sustainable architecture. Microbial Biotechnology, 16, 1112–1130.
7- Hallsworth, J.E., Udaondo, Z., Pedrós-Alió, C., Höfer, J., Benison, K.C., Lloyd, K.G. et al. (2023) Scientific novelty beyond the experiment. Microbial Biotechnology, 16, 1131–1.
8-Timmis, K., Hallsworth, J.E., McGenity, T.J., Armstrong, R., Colom, M.F., Karahan, Z.C. et al. (2024) A concept for international societally-relevant microbiology education and microbiology knowledge promulgation in society. Microbial Biotechnology, Submitted. Available from: https://doi.org/10.1111/1751-7915. 14456