معلومة

كيف يمكنني زراعة الطحالب ذات الإضاءة الحيوية بكفاءة؟

كيف يمكنني زراعة الطحالب ذات الإضاءة الحيوية بكفاءة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لدي 6 قوارير من Pyrocystis lunula أود أن أزرعها. ماذا سيكون الحاوية الأنسب ، الخزان أو الجرة الشفافة؟ أيضًا ، أود أن أعرف نوع محلول المغذيات الذي يجب استخدامه. هل من الممكن حملهم على التكاثر بمعدل يمكن أن يكون هناك خزان كامل ممتلئ بهم في النهاية؟


ليس لدي أي خبرة مع هذه الأنواع المعينة ، لكن السوطقات الديناميكية غالبًا ما تكون بطيئة النمو ، ومن الصعب جدًا الوصول إلى كثافات عالية ويصعب الحفاظ عليها لفترة طويلة دون خبرة مناسبة وظروف معملية.

إذا كنت لا تزال ترغب في الذهاب ، فإنني أوصي بما يلي. ظروف النمو متشابهة إلى حد ما بالنسبة لمعظم دينوفلاجيلات: استخدم شاكر دوار (دوران لطيف) في نظام ليلي 12:12 نهارًا ، ولا تخفف إلى الصعب عند الزراعة الفرعية واستخدم وسيط F2 القياسي (انظر الرابط للحصول على الوصفة). إذا لم تتمكن من الحصول على مياه البحر ، يمكنك استخدام أملاح أحواض السمك بالمياه المالحة مثل Instant Ocean.

معظم الناس يكرهون التغيرات في درجات الحرارة ، لذا من الأفضل الاحتفاظ بها عند 18-21 درجة مئوية


كيف يمكنني زراعة الطحالب ذات الإضاءة الحيوية بكفاءة؟ - مادة الاحياء

  • ASU الصفحة الرئيسية
    • الأخبار و الأحداث
    • أكاديميون
    • بحث
    • ألعاب القوى
    • الخريجين
    • إعطاء
    • رئيس
    • حول جامعة ولاية أريزونا
    • الآداب والعلوم
    • عمل
    • التصميم والفنون
    • تعليم
    • هندسة
    • العقود الآجلة العالمية
    • متخرج
    • الحلول الصحية
    • مرتبة الشرف
    • الصحافة
    • قانون
    • التمريض والابتكار الصحي
    • الخدمة العامة والحلول المجتمعية
    • الكلية الجامعية
    • مدرسة ثندربيرد للإدارة العالمية
    • خريطة
    • تيمبي
    • غرب
    • كلية الفنون التطبيقية
    • وسط مدينة فينيكس
    • عبر الإنترنت وممتدة
    • بحيرة هافاسو
    • SkySong
    • حديقة البحوث
    • واشنطن العاصمة.
    • الصين
    • بت علم الأحياء
    • مكتشف الطيور
    • مستودع الجسم
    • صفحات التلوين
    • التجارب والأنشطة
    • الألعاب والمحاكاة
    • كيف
    • الألغاز
    • الإختبارات
    • اختبارات في لغات أخرى
    • الواقع الافتراضي (VR)


    إنشاء نوع جديد من الإضاءة الليلية: أشجار متوهجة في الظلام

    توصل رائد الأعمال المقيم في سان فرانسيسكو ، أنتوني إيفانز ، إلى فكرة جذرية للحد من استخدام الطاقة: & # 8220 ماذا لو استخدمنا الأشجار لإضاءة شوارعنا بدلاً من مصابيح الشوارع الكهربائية؟ & # 8221

    يرغب إيفانز وزملاؤه ، عالِما الأحياء أومري أميراف دروري وكايل تايلور ، في إنشاء نباتات تتوهج بالمعنى الحرفي للكلمة. كان إيفانز مستوحى من الكائنات الحية المعدلة وراثيًا أو النباتات أو الحيوانات التي تحتوي على جينات من أنواع أخرى في الحمض النووي الخاص بها ، والتي تم استخدامها لسد العديد من الاحتياجات البشرية. جين من البكتيريا Bacillus thuringiensis يتم إدخاله بشكل روتيني إلى الذرة والقطن ، على سبيل المثال ، لجعل المحاصيل مقاومة للحشرات. في طريقة واحدة تسمى & # 8220pharming & # 8221 قام العلماء بإدخال جينات بشرية في النباتات والحيوانات حتى يتمكن هؤلاء المضيفون من إنتاج البروتينات للأدوية. أضاف آخرون جينًا من الهلام الكريستالي المسؤول عن إنتاج بروتين الفلوريسنت الأخضر للحيوانات مثل القطط والخنازير بهذه الطريقة ، يمكنهم تحديد ما إذا كان المرض قد انتقل من جيل إلى آخر ، فقط من خلال رؤية ما إذا كان النسل يضيء في الظلام. .

    هذا الربيع ، نشر فريق Evans & # 8217 مقطع فيديو على Kickstarter ، يشرحون فيه كيف يخططون لإدخال جينات من بكتيريا ضيائية حيوية في نوع من النباتات كخطوة أولى لإنشاء أشجار متوهجة. لإطعام المشاهدين ومخيلتهم # 8217 ، تضمن الفيديو صورة باندورا ، الإعداد المضيء لمنتصف القرن الثاني والعشرين من الفيلم الصورة الرمزية. في حملة ناجحة استمرت 46 يومًا ، جمعت المجموعة ما يقرب من 500000 دولار لتمويل هذا الجهد. لقد تحدثت مع إيفانز عن مشروعه.

    صمم العلماء أول نبات يتوهج في الظلام وراثيًا في الثمانينيات من القرن الماضي ، وهو نبات تبغ تم إدخال جين اليراع فيه. تاريخيا ، ما هو الغرض من القيام بذلك؟

    أعتقد أن المرة الأولى كانت مجرد مشروع توضيحي. لكن العلماء استخدموها منذ ذلك الحين لدراسة أشياء مثل نمو الجذور. إنهم يستخدمونها حقًا لأغراض البحث الأساسية.

    تقليديًا ، ما فعلوه & # 8217 هو إدخال جين لوسيفيراز [إنزيم من كائن حي مضيء] جنبًا إلى جنب مع محفز [منطقة في بداية الجين تخبر الخلية ببدء النسخ ، وهي الخطوة الأولى لإنتاج بروتين] ثم أضف اللوسيفيرين [مادة كيميائية تنتج الضوء عند التأكسد] يدويًا. لديهم حتى هذه النباتات المتوهجة في محطة الفضاء الدولية ، لذلك فهي تقنية راسخة.

    بالنسبة لمشروع نباتك المتوهج ، اخترت استخدام نوع مزهر يسمى نبات الأرابيدوبسيس thaliana. لماذا هذا النبات؟

    اخترنا هذا النبات لأنه تمت دراسته جيدًا من قبل المجتمع الأكاديمي. إنه ذبابة الفاكهة بيولوجيا النبات. سبب دراستها كثيرًا هو أنها تحتوي على أقصر جينوم من أي نبات [مزهر].

    ما الجين الذي تضيفه لخلق التوهج؟

    نحن نستخدم جينات من فيبريو فيشيري. إنها بكتيريا بحرية.

    كيف يتم ذلك؟ هل يمكنك أن تأخذني خلال عملية إنشاء نبات متوهج؟

    نبدأ ببرنامج يسمى Genome Compiler. يسمح لنا مترجم الجينوم بالبحث عن تسلسل الجينات ثم تعديل تلك التسلسلات الجينية في واجهة مستخدم رسومية لطيفة. نستخدم هذا البرنامج للبحث عن ملف فيبريو فيشيري الجينات ، ثم نقوم بشيء يسمى الترميز والتحسين ، والذي يقوم في الأساس بضبط التسلسلات بحيث [تعمل] في النباتات بدلاً من البكتيريا. ثم نقوم بتوليف الحمض النووي. يوجد زر & # 8220print & # 8221 ، ونحن & # 8220print & # 8221 هذا الحمض النووي. يرسل هذا الملف عبر البريد الإلكتروني إلى شركة تصنع الحمض النووي لنا. لقد عادوا إلينا فيديكس ، ثم نقوم بأمرين.

    أولاً ، نقوم بإدخال الحمض النووي في بعض البكتيريا تسمى agrobacterium. هذه البكتيريا ذكية جدًا ، فقد اكتشفت كيفية القيام بالهندسة الوراثية بمفردها. تُدخل [البكتيريا] الحمض النووي في الأمشاج الأنثوية للنبات. يمكننا زراعة البذور التي تأتي من تلك الأزهار ، ولدينا الحمض النووي الذي صممناه على الكمبيوتر في النبات. الشيء الثاني الذي نقوم به هو استخدام مسدس الجينات ، وهو عبارة عن قطعة من المعدات التي تطلق الحمض النووي بسرعة عالية في خلايا النبات. سوف تمتص بعض هذه الخلايا الحمض النووي وتبدأ في التعبير عنه.

    أنت تقوم بنهاية عملك في BioCurious ، وهو مختبر حيوي مجتمعي في صنيفيل ، كاليفورنيا ، في وادي السيليكون. ولكن كيف DIY هذا؟ هل هذا شيء يمكن أن يديره عامل إصلاح المرآب؟ 

    كجزء من حملة Kickstarter ، لدينا مجموعة أدوات يمكنك استخدامها لصنع أحد هذه المصانع. الجزء الصعب هو تصميم التسلسلات ، ولكن بمجرد أن يكتشفها شخص ما ، يمكنك اتباع الوصفة. & # 160

    أخيرًا ، كان لديك 8،433 من مؤيدي كيك ستارتر تعهدوا بمبلغ 484،013 دولارًا. هل فاجئك رد الفعل هذا؟

    كنا نستهدف 65000 دولار ، لذلك من الرائع أن نحصل على الكثير. مع Kickstarter ، أنت لا تعرف أبدًا. كنا نعلم أن لدينا شيئًا مثيرًا للاهتمام ، لأن الجميع أراد التحدث عنه. لكننا لم نكن نعلم أنه سيحصل على هذا الحجم الكبير. & # 160

    ما مدى واقعية التفكير في أنه في يوم من الأيام يمكن أن يكون لدينا أشجار متوهجة في الظلام تصطف في الشوارع بدلاً من مصابيح الشوارع؟

    نعتقد أنه يجب أن يكون قابلاً للتطبيق ، لكنه بالتأكيد هدف طويل الأجل. التحدي الكبير مع الأشجار هو أن الأشجار تستغرق وقتًا طويلاً لتنمو. سيستغرق إجراء التجارب على الأشجار واختبار المروجين المختلفين وقتًا طويلاً. نحتاج حقًا إلى واحدة من عدة تقنيات مختلفة للخروج. قد يكون أحدها تقنية محاكاة أفضل ، حتى نتمكن من محاكاة التسلسل الجيني على جهاز كمبيوتر. اثنان سيكونان طابعة حيوية أو شيء مشابه ، حتى نتمكن من طباعة ورقة واختبار التسلسل الواقعي على الورقة [بدلاً من الاضطرار إلى الانتظار حتى تنمو شجرة كاملة]. أو ، ثالثًا ، قد يكون هناك طريقة ما لإجراء العلاج الجيني على الأشجار وتعديلها في الموقع واستخدام ذلك لتغيير الحمض النووي الخاص بها. نحن بحاجة إلى بعض التطويرات في أحد تلك التطورات قبل أن نتمكن حقًا من استغلال الأشجار الكبيرة.

    في الحسابات الأولية ، يمكنك أن ترى أن الشجرة المتوهجة التي تغطي حوالي 1000 قدم مربع ستلقي نفس القدر من الضوء مثل ضوء الشارع.

    سيكون نوعًا مختلفًا جدًا من تأثيرات الإضاءة. إذا كنت تفكر في الطريقة التي يضيء بها اليوم ، فإن الضوء يأتي من السماء بأكملها ولا يأتي من نقطة ما ، في حين أن المصابيح تأتي من نقطة ما. ستكون الإضاءة الخاصة بنا أكثر انتشارًا ونعتقد أنها أكثر جمالًا.

    ما هي رؤيتك الآن؟

    نحن نركز على تنفيذ الأشياء التي وعدنا بها داعمي كيك ستارتر. لذلك ، نحن نقوم بالعمل ، وإعداد المختبر ، وطلب الحمض النووي والبدء في تحويل [أرابيدوبسيس] نباتات.

    لقد وعدت أنت وزملاؤك بإرسال نبتة متوهجة لكل مؤيد ، بمستوى تبرع معين. ماذا يمكن أن يتوقع الناس؟ ما مدى قوة الضوء وما مدى استمراره؟

    سيظل الضوء مضاءً في الليل طالما أن النبات على قيد الحياة ، لكنه لن يكون ساطعًا للغاية. نحن نهدف لشيء مثل الطلاء المتوهج في الظلام. يجب أن تكون في غرفة مظلمة ، وبعد ذلك يمكنك رؤيتها متوهجة بشكل خافت. من هناك ، سنعمل على تحسين ناتج الضوء وتعزيزه.

    تقول في فيديو الحملة & # 8220 إن النبتة المتوهجة هي رمز للمستقبل & # 8221 كيف يبدو هذا المستقبل بالنسبة لك؟

    المستقبل الذي نشير إليه هو مستقبل البيولوجيا التركيبية. نعتقد أن هذا النوع من التكنولوجيا سيصبح ديمقراطيًا وسيكون في متناول كثير من الناس. أرغب في رؤية المستقبل حيث يقوم المراهقون والهواة بهندسة الأشياء وراثيًا في المنزل أو في مختبرات DIY الحيوية. نريد أن نمثل هذا المستقبل ، لنخبر الناس أنه قادم و نبدأ مناقشة حول هذه التكنولوجيا & # 8212 ماذا تعني وماذا تعني بالنسبة لنا. & # 160

    يتم اعتماد هذه التكنولوجيا بسرعة. سيكون ذلك تحويليًا للغاية ، وأعتقد أنه حان الوقت لكي يدرك الناس نوعًا ما به وإمكانياته ، ليهتموا به. ستكون هناك بعض الفرص الرائعة في ذلك ، لذلك إذا نظر الناس إلى المشروع وفكروا & # 8220I & # 8217d أحب القيام بذلك ، & # 8221 أعتقد أن الإجابة هي & # 8220 يمكنك. & # 8221 فقط اذهب إلى الخاص بك مختبر حيوي محلي DIY وابدأ في اللعب ، وابدأ التعلم.

    هل يتم إنشاء كائنات أخرى معدلة وراثيًا تجدها واعدة؟

    هناك الكثير من الأشخاص الذين يعملون على أشياء وأطنان وأطنان. إذا نظرت إلى مشاريع مؤسسة iGEM [الآلات المهندسة وراثيًا الدولية] ، يمكنك أن ترى بعضًا من اتساع وتنوع الأشياء التي يتم القيام بها. حرير العنكبوت بارد. أعتقد أن الرجال الذين يعملون على إصدارات جديدة من اللحوم رائعون. هناك بعض الأشياء المثيرة للاهتمام التي تحدث مع الطحالب في المختبر الحيوي أسفل ساوث باي [سان فرانسيسكو] ، BioCurious. هندسة الطحالب حتى نتمكن من استخدامها لإنتاج الطاقة & # 8212 أعتقد أن هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به في ذلك ، لكنه & # 8217s واعد للغاية.

    هل هناك مشاريع تقلقك؟

    ليس الآن. لكني أعتقد أن بعض الأشياء المخيفة ستحدث في النهاية.

    أعرب بعض الأشخاص عن قلقهم من قيامك بتوزيع النباتات المتوهجة وإطلاق النباتات الاصطناعية في البرية. ماذا لديك لتقول لمن يخاف هذا؟

    لقد عمل الناس على هندسة النباتات وراثيًا لعقود عديدة حتى الآن. نحن فقط نتبع خطى جميع النباتات الأخرى التي تم إطلاقها بالفعل في العشرين عامًا الماضية. لا نعتقد أننا نفعل أي شيء مختلف تمامًا. ما هو مختلف في هذا المشروع هو كيفية تمويله وأن العمل يجري في مختبر حيوي DIY بدلاً من مؤسسة بحثية احترافية.


    مشروع الطحالب

    مشروع الطحالب هو “سحر"كائن التمثيل الضوئي. يتم استخدام العام الأخير كنواة لأنواع مختلفة من نماذج الاقتصاد الدائري. الاقتصادات التي تتعلق بمعالجة مياه الصرف الصحي وانبعاثات الكربون.

    في النموذج المقترح من http://algaesystems.com/ مياه الصرف الصحي انتقل إلى حشرات بلاستيكية قوية في مزرعة بحرية لزراعة الطحالب. ثم تقوم أشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون والطحالب الخضراء والميكروبات المرتبطة بها بتحويل العناصر الغذائية والكربون العضوي بسرعة من مياه الصرف إلى كتلة حيوية متجددة. من الطحالب المزروعة التي تنمو بسرعة (تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي في نفس الوقت) يمكنك إنتاج الوقود الحيوي والأسمدة والطاقة الحيوية.

    تحتوي العديد من أنواع الطحالب الدقيقة على نسبة عالية من الدهون يمكن استخراجها بسهولة وتحويلها إلى وقود حيوي. وبالمثل ، فإن محتواها العالي من السكريات القابلة للتخمير يجعلها مناسبة لإنتاج الإيثانول الحيوي.

    لذلك يمكن أن تولد الطحالب الدقيقة مجموعة كاملة من منتجات الطاقة الحيوية:

    • الديزل الحيوي
    • البلاستيك الحيوي
    • البيوتانول
    • البنزين الحيوي
    • الميثان
    • زيت نباتي مستخلص من الإيثانول (SVO)
    • وقود الطائرات
    • التكسير الهيدروجيني لوقود النقل التقليدي

    على مر السنين تم تقديم العديد من الحلول للطحالب على سبيل المثال:

    1. الطحالب الوقود الحيوي لشركات الطيران التي سوف استبدل الكيروسين

    2. في مشروع AlgaTec2 ، تم إدخال نظام فعال لمعالجة مياه غسيل الزيتون (WW) والذي يمكن أن يزيل حمل التلوث ، وإنتاج مياه ذات جودة صالحة للشرب يمكن إعادة استخدامها في العملية (انظر http://algatec2.eu/)

    3. تم استخدام قدرة الطحالب على امتصاص ثاني أكسيد الكربون في إنتاج الأسمنت. إنتاج الأسمنت عملية قذرة. ومع ذلك ، هناك مثالان في السويد وكندا حيث يصنعان ملف اسمنت خالي من الكربون، يقود ثاني أكسيد الكربون إلى زراعة الطحالب في عملية الحلقة المغلقة. إنتاج وقود حيوي أو إضافات لأغذية الدجاج والأسماك.

    4. قدرة هائلة أخرى من الطحالب هي أنها يمكن أن تحل محل اللدائن البترولية مع التحلل البيولوجي البلاستيك الحيوي. Solaplast ، تسخر إمكانات الطحالب لتصنيع اللدائن الحيوية لاستبدال اللدائن البترولية التقليدية ولتقليل تكاليف البلاستيك القابلة للتحلل. http://algix.com/from-plastic-pollution-to-an-algae-solution/

    5. لا يتم استخدام الطحالب الدقيقة فقط في صناعة البلاستيك ولكن يتم استخدامها أيضًا في مستحضرات التجميل تبتكر العديد من الشركات منتجات تستخدم الطحالب الدقيقة لعلاج العديد من الأمراض الجلدية والمشاكل. يمكن صنع أنواع مختلفة من كريمات تبييض البشرة والكريمات المضادة للشيخوخة باستخدام الطحالب الدقيقة كمكون أساسي لها. حاليًا ، تُستخدم الطحالب الدقيقة في كريمات الترطيب ولكن يمكن أيضًا استخدامها لعلاج مشاكل الجلد الأخرى مثل التصبغ.

    6. الطحالب في التغذوية القطاع: مجال آخر يتم فيه استخدام الطحالب الدقيقة في سوق الغذاء العالمي (المشروبات ، الزبادي ، المكملات الغذائية ، إلخ). تكتسب الأطعمة والمكملات التي تعتمد على الطحالب الدقيقة شعبية كبيرة. يتم بالفعل استخدام الطحالب الدقيقة مثل الكلوريلا والسبيرولينا كمكملات غذائية في أشكالها النقية. هذا هو السبب في أن اليابان الآن هي أكبر مستهلك لهذه المنتجات. أظهرت الدراسات أن الطحالب الدقيقة سبيرولينا تحتوي على أكثر من 30 عنصرًا غذائيًا صحيًا مفيدًا للجسم. يمكن أن ينتج 100 جرام من السبيرولينا حوالي 50-80 جرامًا من البروتينات النباتية. بصرف النظر عن هذه البروتينات ، توفر السبيرولينا أيضًا الفيتامينات والمعادن المفيدة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم وبيتا كاروتين.

    7. الطحالب الطبيعية تلألؤ بيولوجي ابتكر المصمم جيولا بودوني مصباح الجعبلب حيث تقوم الطحالب الموجودة بداخلها بتزويد ضوء LED عبر الأكسجين الذي تنبعث منه أثناء نموها. نظرًا لأن الطحالب تزدهر على ثاني أكسيد الكربون ، فإن المصباح يساعد أيضًا في تقليل غازات الاحتباس الحراري ، وينظف الهواء في جواره المباشر عن طريق امتصاصه من خلال مخرج هواء في غلاف البولي كربونات. على الرغم من أن المصباح على شكل دمعة صغير جدًا ، إلا أن تأثيره المحتمل هائل: يمكن توفير كمية غير عادية من الطاقة إذا قام كل شخص في أمريكا الشمالية بتركيب عدد قليل منها في منازلهم. http://inhabitat.com/gyula-bodonyis-algae-powered-led-is-truly-a-green-light-bulb/

    8. يعمل فريق من الباحثين والمصممين من جامعة كامبريدج على تطوير حيوية ضوئية أجهزة (BPV) تغذيها الطحالب والطحالب. عندما هؤلاء تقوم النباتات الصغيرة سريعة النمو بعملية التمثيل الضوئي ، وتنتج كمية مذهلة من الطاقة التي يمكن استخلاصها لتشغيل الألواح الكهروضوئية ، والتي بدورها يمكن استخدامها لتشغيل أي شيء. بما أن الطحالب تتجدد بسرعة كبيرة ، يمكن أن يكون هذا النوع من التكنولوجيا بديلاً رائعًا للألواح الشمسية القائمة على السيليكون ، والتي تعتبر موارد ثقيلة لتطويرها ومكلفة في إنشائها. http://inhabitat.com/moss-table-by-biophotovoltaics-generates-electricity-through-photosynthesis/

    9. في هامبورغ ، ألمانيا ، أ مبنى يعمل بالطاقة الطحالب تم تصميمه من قبل Splitterwerk Architects. واجهته بالكامل مغطاة بمصاريع مليئة بالطحالب الدقيقة النشطة بيولوجيًا ، والتي تولد الحرارة التي يتم حصادها واستخدامها لتشغيل الهيكل. إنه مصدر رائع للطاقة النظيفة والمتجددة ، كما أن الفتحات التي تأوي الطحالب الحية لا تشجع النباتات الموجودة بداخلها على الازدهار فحسب ، بل إنها توفر أيضًا الظل للداخل الداخلي للمبنى ... مما يقلل بدوره من الحاجة إلى تكييف الهواء أو مراوح السقف

    يمكن أن نستنتج أنه في المستقبل يمكن أن تكون الطحالب جزءًا حيويًا من نموذج قائم على الاقتصاد الدائري ، والذي سوف يستخدم مياه الصرف الصحي وانبعاثات الكربون في المدن وصناعاتها لإنتاج سلسلة من المنتجات في أكثر اخضرارًا وأسرع وأرخص طريقة.


    مصباح يأتي ضوءه من البكتيريا ذات الإضاءة الحيوية

    لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

    لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

    قبل أن تدرس تيريزا فان دونجن التصميم ، درست علم الأحياء. وهو ما يفسر الكثير حول كيف ولماذا ظهر مشروعها الأخير ، Ambio light. لا تستخدم Ambio ، وهي تجهيزات إضاءة نحاسية أنيقة ، لمبات متوهجة نموذجية. وبدلاً من ذلك ، فإن مصدر الضوء هو البكتيريا ذات الإضاءة الحيوية الموجودة على مخالب الأخطبوط. عند تعرضها للأكسجين ، تصدر هذه الكائنات الدقيقة لونًا أزرق ناعمًا يتوهج مثل ضوء الليل العضوي.

    ابتكرت المصممة الهولندية Ambio لمشروع تخرجها في أكاديمية التصميم في أيندهوفن. لقد بدأ كتحقيق في كيف يمكننا استخدام أشكال جديدة من الطاقة لخلق الإضاءة. تواصلت Van Dongen مع بعض أساتذتها القدامى في علم الأحياء وبدأت في إجراء تجارب على الطحالب ذات الإضاءة الحيوية ، ولكن اتضح أن الطحالب قادرة فقط على إشعال الضوء لفترة وجيزة كل 30 دقيقة بدلاً من إصدار إضاءة طويلة الأمد. من ناحية أخرى ، فإن بكتيريا Photobacterium قادرة على التوهج لفترات طويلة من الوقت طالما أنها تتعرض للأكسجين.

    على عكس معظم المعلقات ، لا يمكن أن يكون Ambio ثابتًا. توضح Van Dongen أنه من أجل جعل البكتيريا تتوهج باستمرار ، كان عليها أن تبني الحركة في مصباحها. كما أنه لا يمكنه الاعتماد على الاتصال البشري المستمر لتشغيل تلك الحركة - لن يكون ذلك غير عملي فحسب ، بل سيمحو سحرها تمامًا. قررت تجربة صنع جهاز متنقل دائم واستقرت على فكرة استخدام أوزان متفاوتة الأوزان. عند الدفع ، يؤدي الوزن النحاسي المستدير إلى عدم توازن المصباح ، مما يؤدي إلى تحريك مياه البحر الاصطناعية والبكتيريا ذهابًا وإيابًا لمدة تصل إلى 20 دقيقة.

    في الوقت الحالي ، يمكن للبكتيريا الموجودة في المصباح أن تعيش لبضعة أيام فقط. إنها تعمل مع علماء الأحياء لإطالة عمرها الافتراضي وسطوعها. على الرغم من أنها تقول لجعل الضوء ساطعًا بدرجة كافية لقراءة كتاب ، فمن المحتمل أن يضطروا إلى زيادة البكتيريا صناعياً.

    في شكله الحالي ، يقارن Van Dongen Ambio بالحيوان الأليف المحتاج. من الناحية المثالية ، تود أن تكون أشبه بنبتة ، شيء تطعمه كل بضعة أيام لضمان بقائه على قيد الحياة. ليس من المستغرب أن يكون Van Dongen قد أرسل عددًا قليلاً من الطلبات من الأشخاص الذين يريدون Ambio الخاص بهم. لسوء الحظ ، يتطلب الأمر أكثر من مجرد قلب المفتاح "أولاً أسألهم عما إذا كانوا تقنيين بيولوجيين" ، كما تقول. "وإذا كانوا كذلك ، فأنا أقول لهم أنه يمكنهم الحصول على واحدة."


    دور تلألؤ بيولوجي في السلوك

    يبدو أن إنتاج الضوء مرتبط بحماية وبقاء الأنواع. هذا واضح تمامًا في بعض الحبار ، التي تفرز سحابة مضيئة لإرباك العدو والهرب ، وفي العديد من أسماك أعماق البحار التي تتدلى بإغراءات مضيئة لجذب الفريسة أو التي تظهر أعضاء ضوئية لإخفاء شكلها من الأعداء ، وتخويف الحيوانات المفترسة. ، أو ببساطة تضيء الطريق في ظلام أعماق المحيطات. لا جدال في قيمة بقاء التلألؤ البيولوجي بالنسبة للعديد من الكائنات الحية التي تستخدم ومضاتها كإشارات للتعرف على الأنواع والتزاوج.

    في فوتينوس بيراليس، وهو يراعة شائعة في أمريكا الشمالية ، يومض الذكر تلقائيًا أثناء الطيران ، ويصدر في المتوسط ​​وميض 0.3 ثانية كل 5.5 ثانية إذا كانت درجة الحرارة 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت). تراقب الإناث من الأرض وتنتظر أن يضيء الذكر. عند رؤية وميض ، تومض الأنثى استجابة بعد فاصل زمني يبلغ حوالي ثانيتين. هذا هو الرد الذي يجذب الذكر. الأنثى غير قادرة على التعرف على الذكر من خلال وميضه. وبالتالي ، فإن الذكر هو الذي يتعرف على الإشارة الصحيحة - أي الفترة الفاصلة بين الومضات - ويبحث عن الأنثى. وبالتالي ، فإن الفاصل الزمني بين إشارة الذكر واستجابة الأنثى أمر بالغ الأهمية. تستخدم العديد من أنواع اليراعات رموز التعرف المحددة المماثلة. ربما تعتمد اليراعات الأخرى على اختلافات الألوان في إشارات الضوء بين الجنسين.

    تمتلك أسماك الفانوس وأسماك الأحقاد ، جنبًا إلى جنب مع العديد من الكائنات الحية الأخرى في أعماق البحار ، ترتيبات متميزة من الأعضاء الخفيفة على الجسم والتي قد تكون بمثابة أنماط للتعرف على الأنواع والجنس. يتم وضع الأعضاء الضوئية ، أو الصور الضوئية ، للعديد من أسماك أعماق البحار على الأسطح البطنية والجانبية من الجسم ، وينبعث الضوء إلى الأسفل وإلى الخارج. يُعتقد أن مثل هذا الترتيب يسمح باستخدام ضوء الصور الضوئية لمطابقة شدة اختراق ضوء الشمس من الأعلى ، وبالتالي إخفاء ظل السمكة عن حيوان مفترس أدناه. تمتلك بعض أسماك الفانوس ، بالإضافة إلى ذلك ، عضوًا أنفيًا كبيرًا ، والبعض الآخر يحتوي على رقعة من الأنسجة المضيئة في منطقة الذيل. في أسماك الزعنفة في أعماق البحار ، يتحول العمود الفقري الظهري الأول إلى الأمام إلى قضيب ممدود ، يتدلى من نهايته عضوًا مضيئًا. عندما تقترب فريسة مطمئنة من الطعم المضيء ، فإنها تبتلع في فك السمكة الكبير.


    تلألؤ بيولوجي والبشر

    على مر التاريخ ، ابتكر البشر طرقًا بارعة لاستخدام التلألؤ الحيوي لصالحهم. استخدمت القبائل الفطريات المتوهجة لإضاءة الطريق عبر الأدغال الكثيفة ، على سبيل المثال ، بينما استخدم عمال المناجم اليراعات كمصباح أمان مبكر. ربما مستوحى من هذه التطبيقات ، يتجه الباحثون الآن مرة أخرى إلى التلألؤ الحيوي كشكل محتمل من أشكال الطاقة الخضراء. في المستقبل غير البعيد ، قد يتم استبدال مصابيح الشوارع التقليدية بأشجار ومباني متوهجة.

    اليوم ، تلألؤ بيولوجي من Aliivibrio fischeri يستخدم لرصد سمية المياه. عند التعرض للملوثات ، ينخفض ​​ناتج الضوء من الثقافة البكتيرية ، مما يشير إلى احتمال وجود مادة ملوثة.

    لقد لعب التلألؤ البيولوجي دورًا في الحرب. ساعدت الكائنات الحية ذات الإضاءة الحيوية في غرق آخر قارب ألماني خلال الحرب العالمية الأولى ، في نوفمبر 1918. وبحسب ما ورد أبحرت الغواصة عبر إزهار مضيء حيويًا ، تاركة بعدًا متوهجًا تم تتبعه من قبل الحلفاء.

    كان لها دور وقائي أيضًا. في أعقاب واحدة من أكثر المعارك دموية في الحرب الأهلية الأمريكية ، في شيلو ، بدأت جروح بعض الجنود المصابين تتوهج. تلتئم هذه الجروح المتوهجة بسرعة ونظافة أكبر ، وأصبحت هذه الظاهرة تعرف باسم "توهج الملاك". ربما تم إنتاج التوهج بواسطة Photorhabdus luminescens، وهي بكتيريا تعيش في التربة وتطلق مركبات مضادة للميكروبات وبالتالي تحمي الجنود من العدوى.

    ربما تكون التطبيقات الطبية للإضاءة الحيوية هي التي جذبت أكبر قدر من الإثارة. في عام 2008 ، مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لاكتشاف وتطوير البروتين الفلوري الأخضر (GFP). يوجد GFP بشكل طبيعي في قنديل البحر الكريستالي ايكوريا فيكتوريا، والتي ، على عكس آلية التلألؤ الحيوي الموصوفة حتى الآن ، هي فلورية. هذا يعني أن البروتين يحتاج إلى الإثارة بالضوء الأزرق قبل أن ينبعث منه الضوء الأخضر المميز. منذ اكتشافه ، تم إدخال GFP وراثيًا في أنواع مختلفة من الخلايا وحتى الحيوانات لإلقاء الضوء على الجوانب المهمة لبيولوجيا الخلية وديناميات المرض.

    قد تكون العملية التطورية التي بلغت ذروتها في التلألؤ البيولوجي قد استغرقت ملايين السنين ، لكن تطبيقاتها العلمية تواصل إحداث ثورة في عالمنا الحديث. تذكر أنه في المرة القادمة التي ترى فيها البحر يتألق.


    Pyrocystis ص. يمكن ملاحظة تلألؤ بيولوجي في هذا الخليط من دينوفلاجيلات البحرية. تبدأ هذه السوطيات في التوهج عند الاهتياج وتكون شائعة في المياه الاستوائية. يعد تلألؤهم البيولوجي آلية دفاعية غير عادية ويوفر فرصة رائعة لمناقشة تكيفات الحيوانات.

    تحتوي كل مزرعة أحادية الجال على ما يقرب من 100 مل من المواد. تتطلب هذه الثقافة مستوى إضاءة مرتفعًا يتراوح من 200 إلى 400 شمعة قدم من ضوء الفلورسنت من 18 إلى 24 & quot؛ من الثقافة في دورات مدتها 12 ساعة. الوسط الأمثل: دينوفلاجيلات ذو إضاءة حيوية (رقم البند 153757). درجة حرارة النمو المثلى: 22 & # xB0 درجة مئوية.

    ملحوظة: قد لا تتلألأ دينوفلاجيلات حيوية حيوية عند وصولها ، فقد تحتاج إلى أسبوع أو أكثر لاستعادة القدرة على الإضاءة الحيوية بعد شحنها. شاهد & quot كارولينا& # xAE CareSheet: Bioluminescent Dinoflagellates & quot (في علامة التبويب Resources) لمزيد من المعلومات.

    • يحتوي هذا العنصر على مواد حية أو قابلة للتلف ويتم الشحن عبر اليوم الثاني أو التسليم بين عشية وضحاها للوصول في التاريخ الذي تحدده أثناء تسجيل الخروج. لضمان نضارة أثناء الشحن ، قد يتم تطبيق رسوم المواد الحية على الطلبات التي تحتوي على هذه العناصر.

    يحصل الباحثون على تلألؤ بيولوجي أحمر أكثر كفاءة من تلك المتاحة تجاريًا

    تم تطويره بالتعاون مع باحثين يابانيين وهو ينتج ضوءًا أحمر بعيدًا أكثر سطوعًا ويدوم طويلاً. يمكن استخدام الابتكار لتصوير الخلايا والأنسجة من أجل التشخيص والبحوث الطبية الحيوية. تنسب إليه: المجلة الدولية للعلوم الجزيئية

    طور باحثون في جامعة ساو كارلوس الفيدرالية (UFSCar) في ولاية ساو باولو بالبرازيل نظامًا جديدًا للضوء الأحمر الباعث للضوء الأحمر ، وهو أكثر كفاءة من تلك المتاحة تجاريًا. يتم نشر مقال حول هذا الموضوع في المجلة الدولية للعلوم الجزيئية.

    تم دعم الدراسة من قبل مؤسسة أبحاث ساو باولو- FAPESP من خلال المشروع المواضيعي "تلألؤ بيولوجي مفصلي: التنوع البيولوجي في المناطق الأحيائية البرازيلية ، والأصل الكيميائي الحيوي ، والتطور الهيكلي / الوظيفي للفوانيس ، والتمايز الجزيئي للفوانيس ، والتطبيقات التقنية الحيوية والبيئية والتعليمية ،" والتي من أجلها الباحث الرئيسي هو فاديم فيفياني ، عالم الكيمياء الحيوية والأستاذ في UFSCar.

    "لقد حصلنا على نظام luciferin-luciferase جديد ينتج ضوءًا أحمر بعيدًا بطول موجة يبلغ 650 نانومتر ويصدر ألمع تلألؤ بيولوجي تم الإبلاغ عنه على الإطلاق في هذا الجزء من الطيف. إنها نتيجة واعدة للغاية لتصوير التلألؤ الحيوي للعمليات البيولوجية والمرضية في أنسجة الثدييات "، قال فيفياني.

    لوسيفيراس هي إنزيمات تحفز أكسدة اللوسيفيرين والمركبات الموجودة في بعض الحيوانات والطحالب والفطريات. تفاعل الأكسدة هو المسؤول عن ظاهرة التلألؤ الحيوي ، والتي تتكون من انبعاث الضوء بأطوال موجية تتراوح من الأزرق إلى الأحمر.

    يستخدم نظام لوسيفيرين-لوسيفيراز في اليراع على نطاق واسع للمساعدة في إنتاج صور لمزارع الخلايا ونماذج الحيوانات الحية. فهو يساعد الأطباء على مراقبة ورم خبيث ، على سبيل المثال ، ومعرفة كيفية استجابة الأورام للعلاج. كما أنها تستخدم لمتابعة عملية العدوى الفيروسية وتأثيرات الأدوية المرشحة على الفيروسات ، بما في ذلك فيروس كورونا الجديد.

    "يُفضل التلألؤ الحيوي الأحمر عند تصوير العمليات البيولوجية أو المرضية في أنسجة الثدييات لأن الهيموغلوبين والميوغلوبين والميلانين يمتص القليل من الضوء ذي الموجة الطويلة. يكون الاكتشاف الأفضل على الإطلاق في نطاقات الأشعة الحمراء البعيدة والأشعة تحت الحمراء القريبة ، ولكن أنظمة الإضاءة الحيوية التي تنبعث بشكل طبيعي من اللون الأحمر البعيد. قال فيفياني "الضوء غير موجود".

    "يتم إنتاج بعض الأشكال المعدلة وراثيًا من اللوسيفيراز والنظائر الاصطناعية من اللوسيفيرين الطبيعي تجاريًا. وبالاقتران ، فإنها تنتج ضوءًا بأطوال موجية تصل إلى 700 نانومتر ، ولكن الضوء الذي تنتجه هذه الأنظمة الاصطناعية يكون عمومًا أضعف بكثير وأقصر عمرًا من الضوء. من أنظمة الإضاءة الحيوية الطبيعية. "

    استخدم Viviani وزملاؤه الهندسة الوراثية لتعديل luciferase من دودة Railroad Phrixothrix hirtus ، وهو luciferase الوحيد الذي ينبعث بشكل طبيعي من الضوء الأحمر ، والذي استنسخه Viviani منذ عقدين من الزمن. تم دمجها مع نظائر لوسيفيرين التي تم تصنيعها من قبل الزملاء في جامعة الاتصالات الكهربائية في طوكيو ، اليابان. كانت النتيجة نظام لوسيفيرين-لوسيفيراز الأحمر أكثر كفاءة بكثير.

    وقال فيفياني: "أفضل توليفة لدينا تنتج اللون الأحمر عند 650 نانومتر ، وهي أكثر إشراقًا بثلاث مرات من اللوسيفيرين الطبيعي ولوسيفيراز ، وتقريباً 1000 مرة أكثر إشراقًا من نفس لوسيفيراز مع نظير تجاري".

    "إلى جانب الطول الموجي الطويل والسطوع الشديد ، تتمتع مجموعتنا باستقرار حراري أفضل وقابلية اختراق غشاء الخلية. وفوق كل ذلك ، فإنها تنتج تلألؤًا بيولوجيًا مستمرًا أكثر ، يستغرق ما لا يقل عن ساعة للتحلل ويسهل بشكل كبير التصوير في الوقت الفعلي للعمليات البيولوجية والمرضية . "


    جعل إنتاج الوقود الحيوي الطحالب أكثر كفاءة وأقل تكلفة

    طور الباحثون في المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ عملية مبتكرة تحول الطحالب إلى خام بيولوجي في أقل من 60 دقيقة. شاهد الفيديو لترى كيف تتم العملية.

    يمكن أن تلعب الطحالب الصغيرة دورًا كبيرًا في مواجهة تحديات الطاقة في أمريكا. يمكن للطحالب ، وهي كائنات صغيرة تنمو بسرعة وتخرج ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، أن تعمل كمصدر محلي كبير للوقود المتجدد والمستدام لأسطول النقل في بلادنا.

    أدت الاكتشافات العلمية الحديثة ، التي مولها مكتب تقنيات الطاقة الحيوية (BETO) التابع لوزارة الطاقة ، إلى عدد من التطورات التي تساعد في جعل الوقود الحيوي الطحالب أكثر تنافسية من حيث التكلفة ومتاحًا على نطاق واسع. وتشمل هذه:

    • تقلل عملية تحويل الطحالب إلى النفط الخام السريع من تكاليف الإنتاج - يتلقى مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني التابع لوزارة الطاقة تقديرًا وطنيًا لتطوير عملية لتحويل الطحالب إلى زيت خام حيوي في دقائق معدودة ، مما يحتمل أن يخلق بديلاً للعمليات الطبيعية التي أنتجت الوقود الأحفوري على مدى ملايين السنين. شاهد هذا الفيديو لمعرفة المزيد عن العملية.
    • يتغلب الاكتشاف في بيولوجيا خلايا الطحالب على التحدي الرئيسي للوقود الحيوي الطحالب - حقق الباحثون في معهد سكريبس لعلوم المحيطات تقدمًا كبيرًا في هندسة التمثيل الغذائي للطحالب لتحسين إنتاج الدهون (جزيئات الدهون التي تخزن الطاقة والتي يمكن استخدامها في إنتاج الوقود الحيوي). تعرف على المزيد حول كيف يمكن للهندسة الأيضية زيادة إنتاجية الطحالب وتقليل تكاليف الإنتاج.

    بالإضافة إلى التطورات المذكورة أعلاه ، يستفيد عدد من شركات الوقود الحيوي الطحالب من الاتفاقيات التعاونية مع وزارة الطاقة لاكتساب استثمارات خاصة كبيرة ، وتشكيل شراكات استراتيجية ، وإظهار مستويات الإنتاج قبل التجاري للوقود الحيوي الطحالب. تتضمن بعض الأمثلة الحديثة ما يلي:

    • شركة التكنولوجيا الحيوية الصناعية المدعومة من BETO تتجاوز هدف إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب - بدأت Algenol في تشغيل مصفاة بيولوجية متكاملة على نطاق تجريبي ، مما يدل على الجدوى التجارية لتقنية إنتاج الوقود المكونة من خطوتين. يحتوي الجينول على سلالة من الطحالب يمكنها إنتاج الإيثانول مباشرةً ، ويمكن للنظام بعد ذلك تحويل الكتلة الحيوية المتبقية إلى وقود هيدروكربوني مثل الديزل الحيوي والبنزين ووقود الطائرات. ساعدت المصفاة الحيوية Algenol على تجاوز علامة 9000 جالون من الإيثانول لكل فدان سنويًا بأقصى إنتاجية ، مع 1100 جالون إضافي لكل فدان سنويًا من الوقود الهيدروكربوني. تتوقع Algenol توسيع عملياتها إلى نطاق تجاري كامل بحلول نهاية هذا العام.
    • تعمل Sapphire Energy على نقل إنتاج زيت الطحالب إلى نطاق تجاري - أبرمت شركة Sapphire Energy ، وهي شركة منتجة للنفط "الخام الأخضر" المستندة إلى الطحالب والتي تلقت مؤخرًا تمويلًا من وزارة الطاقة ، اتفاقيات تعاقدية مع شركتين رئيسيتين للنفط والغاز - فيليبس 66 وتيسورو. Phillips 66 ، شركة متكاملة لتصنيع الطاقة والخدمات اللوجستية ، دخلت في شراكة مع Sapphire لاختبار وترقية Sapphire's "Green Crude" إلى وقود الديزل حسب المواصفات - مما يعني أنه يمكن إسقاطها في أي خزان وقود ديزل موجود وتسليمه باستخدام البنية التحتية الحالية. دخلت Tesoro ، وهي شركة تكرير وتسويق مستقلة للمنتجات البترولية ، في اتفاقية شراء تجارية مع Sapphire لزيتها الخام الأخضر. من المتوقع أن ينتج الياقوت أول زيت طحالب في البلاد على نطاق تجاري بحلول عام 2015.
    • Energy Department awards funding for integrated R&D on algal biology and downstream processing – During BETO’s Biomass 2013 conference, Secretary Moniz announced up to $16.5 million in funding for new algae biofuels projects. Hawaii Bioenergy, Sapphire Energy, New Mexico State University, and California Polytechnic State University all received funding to demonstrate algal biofuel intermediate yields of greater than 2,500 gallons per acre by 2018.
    • New Energy Department awards for low-cost algae production – Iowa-based BioProcess Algae LLC recently received $6.4 million from the Energy Department to evaluate an innovative algal growth platform to develop advanced biofuels for U.S. military jets and ships.
    • Collaborative outdoor algae production testing facilitiesup and running – The Arizona State University-led Algae Testbed Public-Private Partnership (ATP 3 ) and the University of Arizona Regional Algae Feedstock Testbed (RAFT) partnership recently kicked off their project work to help accelerate the research and development of algae-based technologies. Both partnerships manage algal biofuel research and development facilities across the United States and serve as learning environments for the next generation of scientists, engineers, and business leaders. Learn more about ATP 3 and RAFT.

    These projects, and the public-private partnerships supporting them, are helping our nation become less dependent on foreign oil, improving our energy security, and protecting our natural resources.


    شاهد الفيديو: خطوات زراعة الأزولا بالتفصيل تجهيز الحوض حتي استخدامه كعلف (أغسطس 2022).