من الأسئلة الشائعة في مادة العلوم هو جسم الإنسان يحتاج إلى البروتينات لنمو العضلات وإصلاحها، وتنتج البروتينات من مركبات تكونت أصلاً في البكتيريا المثبتة للنيتروجين. ومن المهم توضيح هذه العلاقة بطريقة واضحة ومبسطة للطلاب.
حل سؤال: جسم الإنسان يحتاج إلى البروتينات لنمو العضلات وإصلاحها، وتنتج البروتينات من مركبات تكونت أصلاً في البكتيريا المثبتة للنيتروجين. صواب خطا
الجواب الصحيح على السؤال هو : صواب.
لماذا الإجابة صواب ؟
تعتبر البروتينات جزيئات حيوية أساسية للحياة، فهي تدخل في كل شيء بدءًا من بناء العضلات وإصلاح الأنسجة وصولاً إلى تكوين الإنزيمات والهرمونات. تتكون من وحدات بنائية تُعرف بالأحماض الأمينية، والتي يتميز تركيبها الكيميائي بوجود ذرة نيتروجين أساسية. تبدأ رحلة ذرة النيتروجين هذه من المصدر الأكبر لها على الإطلاق، وهو الغلاف الجوي الذي يتكون من حوالي 78% من غاز النيتروجين (N₂). ومع ذلك، فإن هذا الغاز خامل كيميائياً بسبب الرابطة التساهمية الثلاثية القوية بين ذرتيه، مما يجعله غير قابل للاستخدام بشكل مباشر من قبل النباتات والحيوانات، بما في ذلك الإنسان.
هنا يأتي الدور الحيوي للكائنات الدقيقة، حيث أن الخطوة الأولى والحاسمة في دورة النيتروجين البيوجيوكيميائية هي عملية “تثبيت النيتروجين”، وهي العملية التي لا تستطيع القيام بها سوى أنواع معينة من البكتيريا.
تقوم البكتيريا المثبتة للنيتروجين، مثل بكتيريا “الريزوبيوم” التي تعيش في علاقة تكافلية مع جذور النباتات البقولية (كالفول والعدس) أو البكتيريا حرة المعيشة في التربة مثل “الآزوتوباكتر”، باستخدام إنزيم فريد يسمى “النيتروجينيز” لكسر الرابطة الثلاثية القوية في غاز النيتروجين وتحويله إلى أمونيا (NH₃).
بعد هذه الخطوة التأسيسية، تقوم أنواع أخرى من بكتيريا التربة بعملية “النترجة”، حيث تحول الأمونيا إلى نتريت ثم إلى نترات (NO₃⁻)، وهو الشكل الذي تفضل النباتات امتصاصه عبر جذورها. بمجرد دخول النيتروجين إلى النبات، يتم استخدامه في عملية “التمثيل” لبناء الأحماض الأمينية الأساسية ومن ثم البروتينات النباتية.
تنتقل هذه المركبات النيتروجينية عبر السلسلة الغذائية عندما تتغذى الحيوانات العاشبة على النباتات، أو عندما يتغذى الإنسان والحيوانات اللاحمة على تلك الحيوانات أو على النباتات مباشرة. فداخل الجهاز الهضمي، يتم تفكيك البروتينات المستهلكة إلى أحماضها الأمينية الأولية، والتي يتم امتصاصها في مجرى الدم وتوزيعها على كافة خلايا الجسم.
بالتالي في خلايانا، تعمل الريبوسومات كمصانع تستخدم هذه الأحماض الأمينية، التي حملت النيتروجين المثبت بكتيرياً لبناء بروتيناتنا البشرية الخاصة وفقًا للشفرة الوراثية في الحمض النووي (DNA) فتعمل على إصلاح ألياف العضلات الممزقة بعد التمرين، وبناء أنسجة جديدة، وإنتاج كل ما هو ضروري للحياة. وحتى بعد موت الكائنات الحية، تقوم الكائنات المحللة بإعادة النيتروجين إلى التربة على شكل أمونيوم، بينما تقوم بكتيريا نزع النتروجين بإعادته كغاز إلى الغلاف الجوي، لتكتمل الدورة.
الخلاصة، عبارة “جسم الإنسان يحتاج إلى البروتينات لنمو العضلات وإصلاحها، وتنتج البروتينات من مركبات تكونت أصلاً في البكتيريا المثبتة للنيتروجين” صواب بشكل قاطع. وذلك بسبب أن كل ذرة نيتروجين في بروتينات عضلاتك قد بدأت رحلتها كجزيء غاز خامل في الهواء، قبل أن يتم “التقاطها” وتحويلها إلى مركب قابل للحياة بواسطة بكتيريا دقيقة، لتمهيد الطريق لانتقالها عبر التربة والنبات والغذاء، لتصل في النهاية إلى خلاياك وتصبح جزءًا لا يتجزأ من تركيبك الحيوي.