كما هو الحال في استخدام طيور الكناري داخل المناجم للتعرف على سمومها، يمكن للميكروب ان يشعر بالاخطار البيئية قبل الانسان. ولكن كيف يمكن معرفة شعور الميكروب؟ وكيف يمكن توجيه ميكروب للاتصال؟ إحدى هذه الوسائل لتحقيق ذلك هي عن طريق شريحة سليكون. حيث طور غاري سايلر عالم الميكروبات في جامعة تينسي ومجموعة من زملائه، جهازا يستخدم الشرائح لجمع ادلة من ميكروبات معدلة. وقد تمكن الباحثون من استخدام هذه الاجهزة المعروفة بإسم الدوائر الحيوية المضيئة المدمجة لمتابعة التلوث في الارض. وهم يصممون الان وبدعم من مكتب «ناسا» للابحاث البيولوجية والفيزيائية نسخة من هذا الجهاز لسفن الفضاء.
وقد تمكنت مجموعة سايلر التي تضم كلا من ستيف ريب وسيد اسلام وبن بلالوك بالاضافة الى باحثين في مركز كيندي الفضائي، من «هندسة» ميكروبات جديدة تومض باللونين الازرق والاخضر عند التعرض للتلوث. ثم ربطوا هذه البكتيريا مع شرائح مصممة لقياس الضوء.
ونقل موقع «ساينس ناسا» عن سايلر ان جهاز الدوائر الحيوية المضيئة المدمجة يقدم وسيلة قليلة التكلفة ويستخدم اقل طاقة ممكنة لاستكشاف التلوث. والجهاز صغير للغاية لا تزيد ابعاده عن مليمترين طولا ومليمترين عرضا، ولن يزيد حجم الجهاز بأكمله بما فيه مصدر الطاقة، عن حجم علبة الثقاب، وهو يراقب البيئة المحيطة به بطريقة مستمرة.
و«ناسا» مهتمة بإستشكاف التلوث لان سفن الفضاء محكمة. ولذا يمكن للبخار المنبعث من التجارب العلمية او المواد السامة الناتجة عن العفن ان تتجمع وتعرض رواد الفضاء للخطر. ويمكن اعداد هذا الجهاز لاستكشاف أي شيء: الأمونيا وملح حامض الكروميك والكوبالت والنحاس والبروتين والرصاص والزئبق والموجات فوق الصوتية والاشعة فوق البنفسجية والزنك - والقائمة لا تنتهي.
والمثير في هذا النظام انه قوي، فالميكروبات تزدهر في مجموعة كبيرة من البيئات، ولذا فمن الممكن تصميم جهاز قادر على الحياة في بيئات ملوثة. ويوضح سايلر «يمكنه (الجهاز) القيام بعمله في اماكن مثل مزيج المياه والوقود». وبالرغم من ان الميكروبات يمكنها حماية نفسها من السموم، فلديها العديد من الاحتياجات، مثل التغذية. واوضح سايلر ان الحفاظ عليها على قيد الحياة «كان جزءا هاما من عملنا».
احدى المشاكل المرتبطة بالجهاز، انه يجب الحفاظ على الميكروبات عديمة الحركة لكي تبقى بالقرب من الشريحة. والتحدي، هو محاولة اكتشاف كيفية الحفاظ على الميكروبات عديمة الحركة بطريقة تجعلها تبقى حية الى اطول فترة ممكنة. ويختبر العلماء عدة مواد تجعل الميكروبات بلا حركة.
ويفضل بالطبع مادة ذات شفافية بصرية، بحيث اذا ما اضاء الميكروب، يمكن للشريحة استكشاف ذلك. ويجب ان تكون المادة التي تمنع الميكروب من الحركة مسامية، بحيث تسمح للمواد الملوثة بالوصول الى الميكروب.
كما يجب ان تضم مواد غذائية لكي تتغذى عليها الميكروبات. كما يجب ان تسمح بوجود مساحة كافية للميكروبات. وينبغي تغذية الميكروبات عديمة الحركة في المرشح، من دون السماح لها بالنمو، اذ لا ينبغي لها النمو كثيرا. واذا ما نمت، فهي تغير الكمية الاجمالية للخلايا في النظام، وتربك كمية الضوء التي تقابل درجة التلوث. ويشير سايلر الى ضرورة وجود عدة الاف من الميكروبات في الشريحة الواحدة، لكي تؤدي الى ظهور ضوء كاف - وحجمها الكبير هذا يكفي لتغطية رأس دبوس.
ويأمل الباحثون في تطوير جيل يمكن للميكروبات الحياة في اطاره لعدة شهور. ويمكن وضع اجهزة الاستشعار على حوائط سفن الفضاء، بحيث تراقب مناخ السفينة طوال الوقت. كما ستراقب ذاتها ايضا، للتأكد من ان الميكروبات لا تزال حية. واوضحوا ان الشريحة مصممة بحيث ترسل بعد 6 أشهر على سبيل المثال، رسالة تشير الى ان الوقت قد حان لتغيير مواد الاستشعار.
ويمكن لرائد فضاء الحصول على عبوة من الميكروبات المجمدة، واضافة قليل من المواد المرطبة، ولصقها بجهاز الاستشعار. وليست هناك حاجة الى القيام بأي شيء الى المرة القادمة، التي تختفي فيها الاشارة، ربما بعد 6 اشهر من الان. وهذه الاجهزة مفيدة على الارض ايضا. فيمكن ان تستكشف مادة الفورمالدهايد المنبعثة من خشب الاثاث المضغوط، او العفن الذي يصعب استكشافه الموجود في المباني المريضة. ويقول العلماء انه اذا عملت هذه الاجهزة كما يتوقع لها، فسوف يمكن لأي انسان الذهاب الى الصيدلية المحلية وشراء واحد منها، ووضعها على حائط المنزل. ويمكن للجهاز الكشف عما اذا كان السجاد يصدر غازات او اذا كان هناك مشكلة عفن اسود.
كما يمكن لمسؤولي وزارة الامن الداخلي استخدام تلك الاجهزة لمراقبة الارهاب البيولوجي، وكجهاز تشخيص للاطباء. ومن بين الامثلة التي يتخيلها سايلر هي استخدام هذا الجهاز في اطار برنامج لعلاج السكري، اذ يمكن لجهاز يحتوي على جهاز ارسال، مزروع في جسم المريض، ان يراقب نسبة السكر في جسد المريض ويتصل بجهاز بعيد لتوفير الانسولين. ومثل هذه الاجهزة يمكنها مسح السوائل بحثا عن بروتينات تشير الى وجود اورام، وبكلمة اخرى، نظام تحذير مبكر للسرطان.
