لطالما ارتبط مفهوم التنفس لدى الكائنات الحية باستنشاق الأكسجين واستخدامه في إنتاج الطاقة، إلا أن الاكتشافات العلمية الحديثة كشفت عن عالم مجهري مدهش يضم كائنات حية تستطيع البقاء على قيد الحياة دون الحاجة إلى الأكسجين، بل إن بعضها يمتلك قدرة استثنائية على نقل الإلكترونات إلى معادن ومواد موجودة خارج خلاياه، في ظاهرة علمية تُعرف باسم «النقل الإلكتروني خارج الخلية» (Extracellular Electron Transfer). هذه الكائنات لا تنتج الكهرباء بالطريقة التي تعمل بها البطاريات التقليدية، لكنها تستخدم تفاعلات نقل الإلكترونات للحصول على الطاقة اللازمة لعملياتها الحيوية، الأمر الذي فتح آفاقاً جديدة في فهم الحياة الميكروبية وتطبيقاتها التكنولوجية. كيف تستطيع البكتيريا التنفس دون أكسجين؟ في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين، مثل أعماق البحار والرواسب الطينية والتربة المشبعة بالمياه، تواجه الكائنات الدقيقة تحدياً يتمثل في غياب المستقبلات التقليدية للإلكترونات. لكن بعض أنواع البكتيريا طورت أنظمة بيولوجية متخصصة تسمح لها باستخدام معادن مثل أكاسيد الحديد والمنغنيز بوصفها مستقبلات نهائية للإلكترونات. ومن أبرز هذه الكائنات بكتيريا Geobacter sulfurreducens، التي تمتلك بروتينات متخصصة وأسلاكاً نانوية بيولوجية تساعدها على نقل الإلكترونات من داخل الخلية إلى خارجها، حيث يمكنها التفاعل مع المعادن المحيطة. وتوجد أيضاً بكتيريا Shewanella oneidensis، التي تمتلك منظومة معقدة من البروتينات الغشائية والمركبات الناقلة للإلكترونات، تمكنها من اختزال المعادن الموجودة في بيئتها. هل تمتلك البكتيريا أسلاكاً كهربائية حقيقية؟ من أكثر الجوانب إثارة في هذا المجال اكتشاف تراكيب مجهرية تشبه الأسلاك الكهربائية، تُعرف باسم الأسلاك الميكروبية النانوية (Microbial Nanowires). تساعد هذه التراكيب بعض البكتيريا على نقل الإلكترونات لمسافات تتجاوز حدود غشائها الخلوي، وقد أظهرت الدراسات أن بعض هذه الأسلاك تتكون من بروتينات متخصصة قادرة على تسهيل انتقال الشحنات الكهربائية. والأكثر غرابة أن بعض البكتيريا تستطيع تكوين تجمعات حيوية على الأسطح المعدنية، مما يسمح بحدوث تفاعلات كهربائية وكيميائية بين الخلايا والبيئة المحيطة بها. من ظاهرة بيولوجية إلى تكنولوجيا المستقبل لم يتوقف اهتمام العلماء بهذه الكائنات عند فهم آليات بقائها، بل امتد إلى دراسة إمكانية الاستفادة منها في تطبيقات تقنية وبيئية متعددة، من أبرزها: 1. الخلايا الوقودية الميكروبية: إمكانية استخدام البكتيريا لتحويل الطاقة الكيميائية الموجودة في المواد العضوية إلى طاقة كهربائية، من خلال انتقال الإلكترونات إلى قطب كهربائي. 2. معالجة مياه الصرف الصحي: دراسة إمكانية توظيف هذه الكائنات في تفكيك الملوثات العضوية والمساهمة في إنتاج الطاقة أثناء المعالجة. 3. المعالجة الحيوية للمعادن: الاستفادة من قدرة بعض البكتيريا على تغيير الحالة الكيميائية للمعادن، بما يساعد في معالجة بعض أنواع التلوث البيئي. 4. التقنيات الحيوية المستقبلية: تطوير مواد وأجهزة حيوية تعتمد على التفاعلات الكهربائية التي تنفذها الكائنات المجهرية. هل يمكن أن تصبح البكتيريا مصدراً للطاقة؟ رغم أن الخلايا الوقودية الميكروبية تمثل مجالاً واعداً للبحث العلمي، فإن استخدامها على نطاق صناعي واسع لا يزال يواجه تحديات، منها انخفاض كثافة الطاقة مقارنة ببعض تقنيات إنتاج الكهرباء التقليدية، وصعوبة تحسين كفاءة انتقال الإلكترونات، وارتفاع تكاليف بعض الأنظمة التشغيلية. ومع ذلك، فإن استمرار الأبحاث في هذا المجال قد يسهم في تطوير تقنيات أكثر كفاءة واستدامة، خصوصاً في معالجة النفايات والمياه الملوثة واستعادة الطاقة من المواد العضوية. الخاتمة إن اكتشاف البكتيريا القادرة على نقل الإلكترونات خارج خلاياها يعيد تشكيل فهمنا للعلاقة بين الحياة والكهرباء. فما كان يُعتقد أنه خاص بالأنظمة الكهربائية المصنعة أصبح يُدرس اليوم داخل كائنات لا تُرى بالعين المجردة. وتكشف هذه الظاهرة أن الطبيعة تمتلك حلولاً بيولوجية غير متوقعة، وأن الكائنات المجهرية قد تحمل في داخلها إمكانات تكنولوجية لم نكتشف جميع أسرارها بعد. فربما لا يكون مستقبل الطاقة المستدامة مرتبطاً بالآلات وحدها، بل قد تشارك فيه كائنات حية متناهية الصغر، تستطيع استخدام الإلكترونات بطريقة تجعل حدود علم الأحياء والكهرباء أكثر تقارباً من أي وقت مضى. جامعة المستقبل الجامعة الاولى في العراق قسم تقنيات المختبرات الطبية الاول في التصنيف الوطني العراقي .