بعد 200 عام من الغموض.. علماء يكشفون سر إنتاج النيكوتين
كشف علماء من جامعة يورك البريطانية وجامعة كوبنهاغن الدنماركية، عن الآلية الجزيئية التي ينتج بها نبات التبغ مادة النيكوتين، حالّين بذلك لغزًا علميًا ظل عالقًا منذ استخلاص النيكوتين لأول مرة في أواخر عشرينيات القرن التاسع عشر.
كيف يصنع التبغ النيكوتين؟
ووصف عالم الأحياء بنيامين ليخمان، قائد الفريق البحثي، هذا الاكتشاف بأنه "لحظة فارقة في علم النبات والكيمياء الحيوية، إذ توصلنا أخيرًا إلى الإجابة التي كنا نبحث عنها لأكثر من 200 عام".
ووفقًا لما نشرته نتائج البحث في دورية Nature Communications، رصد الباحثون جينات متجاورة في الحمض النووي لنبات التبغ "Nicotiana tabacum"، تنشط في التوقيت ذاته مع جينات معروفة سابقًا بمشاركتها في تصنيع النيكوتين، ثم عزلوا الإنزيمات الناتجة عن هذه الجينات، وأثبتوا في أنابيب الاختبار وفي النباتات الحية أنها تتحد لتكوين جزيء النيكوتين.
وتقوم العملية على دور محوري لجزيء الجلوكوز إذا يرتبط أولاً بمواد البناء الأولية للنيكوتين، ما يضعها في حالتها التفاعلية اللازمة، ثم ينفصل تمامًا بعد اكتمال التفاعل.
هذا الاختفاء الكامل للجلوكوز، إلى جانب طريقة استخدامه غير المألوفة مقارنة بعمليات النبات الأخرى، هو ما جعل الكشف عن العملية أمرًا عسيرًا طوال هذه العقود.
كذلك حدد الباحثون إنزيمين أساسيين يحملان الاسمين NaGR وNicGS، يتولّيان تجميع جزيء النيكوتين من مادتين خامتين هما حمض أميني مرتبط ببناء البروتين، ومركب شبيه بالفيتامينات.
أسرار النيكوتين داخل نبات التبغ
ولا تقف أهمية الاكتشاف عند حل اللغز العلمي، إذ يفتح آفاقًا واسعة أمام الزراعة الجزيئية النباتية، وهو مجال يعمل فيه العلماء على هندسة نباتات التبغ لإنتاج مركبات علاجية ولقاحات؛ غير أن وجود النيكوتين كان يُلوّث هذه المنتجات ويستلزم معالجة إضافية لإزالته.
وقال ليخمان: "بفضل هذه المعرفة الجديدة، يمكننا استخلاص النيكوتين الذي تنتجه النبتة طبيعيًا أو إعادة توظيفه، وتطوير أدوات تقنية حيوية أكثر فعالية".
وأضاف أن العملية يمكن تكييفها مستقبلاً لإنتاج مركبات صيدلانية مفيدة، بل وتبغ بمستويات منخفضة من النيكوتين، وإن كانت المحاولات السابقة في هذا الاتجاه قد أعاقت نمو النبات.
وأكدت دراسة مستقلة موازية النتائج ذاتها، مُثبتةً أن النيكوتين ينتج من الجلوكوز بمساعدة سلسلة من الإنزيمات قبل أن يختفي الجلوكوز كليًا من المعادلة.
