Дієта на СО2 Jüdische Allgemeine
Ізраїльські вчені перепрограмують кишкові бактерії, щоб харчуватися вуглекислим газом, що вбиває клімат
від Ральфа Бальке 12.12.2019 15:28
Ізраїльські вчені перепрограмують кишкові бактерії, щоб харчуватися вуглекислим газом, що вбиває клімат
від Ральфа Бальке 12.12.2019 15:28
Насправді він може бути цілком нешкідливим хлопцем. Мова йде про кишкову паличку (E. coli) - загальновідому бактерію. Його домом є кишечник, де він виконує деякі важливі травні завдання. Але поза звичайним середовищем існування деякі типи кишкової палички можуть стати досить неприємними, наприклад, викликаючи захворювання жовчного міхура або сечовивідних шляхів.
Особливо побоюються варіанти, які передаються від тварини до людини або від людини до людини через антисанітарію в питній воді, їжі чи в туалетах. Вони є одними з найпоширеніших причин проблем із шлунком і кишечником, які зазвичай називають діареєю.
ЦУКР Але якщо ізраїльські вчені з відомого Інституту Вейцмана в Реховоті знайдуть своє рішення, то в майбутньому кишкова паличка буде грати не лише ключову роль у кишечнику. Вони досліджують концепції того, як його можна використовувати як зброю в боротьбі зі зміною клімату.
Бактерії кишкової палички збагачені генами ціанобактерій.
"Наша лабораторія була першою, хто переслідував ідею змінити раціон нормальних гетеротрофних організмів таким чином, щоб вони перетворювались на автотрофні організми", - говорить молекулярний біолог Рон Майло, викладаючи ідею, яка стоїть за цим. Зокрема, це означає, що меню кишкової палички було докорінно змінено. Оскільки насправді бактерії кишкової палички харчуються виключно цукром, саме тому їх називають гетеротрофними. Маніпулюючи своїм генетичним складом, тепер їх слід спонукати споживати вуглекислий газ із повітря у своєму середовищі замість твердої їжі - ось що стосується терміну автотрофія.
УТОПІЯ "Спочатку все це звучало досить утопічно", - говорить Майло. “Нам також довелося вивчити кілька уроків по дорозі туди. Але врешті-решт ми змогли довести, що щось подібне насправді можна зробити. Наші результати, безсумнівно, є важливою віхою на шляху до численних нових наукових застосувань, про які сьогодні важко уявити ".
Майло та його команда з відділу рослинництва та природокористування в Інституті Вейцмана працювали над цим проектом десять років. На першому етапі група вчених під керівництвом Шмуеля Глейзера збагатила звичайні бактерії кишкової палички, такі як ті, що часто використовуються в промисловості або в дослідницьких лабораторіях, деякими генами так званих ціанобактерій. Це мікроорганізми, які живуть переважно у воді і здатні до фотосинтезу. Але оскільки про світло не могло бути й мови як джерела енергії для цих генетично модифікованих бактерій, вчені підбадьорили все це іншим геном, який забезпечує енергію у вигляді органічних молекул.
Перевиховання Але якимось чином утворені таким чином бактерії ще не мали справжнього апетиту до СО2. Вони ще хотіли цукру. На другому етапі їх «перевиховали». Вчені дали їм дієту, що складається з форміату, аніону, отриманого з мурашиної кислоти, вуглекислого газу та невеликої кількості цукру, які постійно зменшувались. Таким чином було запущено еволюційний процес, завдяки якому використовувались та кондиціонувались лише ті бактерії, які пережили цю процедуру.
Незабаром перші з них змогли ужитися зовсім без цукру. "Ми спостерігали еволюційні зміни одинадцяти генів", - з гордістю повідомляє Майло. На третій фазі їм давали лише діоксид вуглецю з ізотопом вуглецю 13, який відрізняється від набагато більш поширеного вуглецю 12. Потім аналіз бактерій E. coli, культивованих таким чином, повинен виявити, що їх біомаса отримувала саме цей вуглець, що свідчить про те, що вони отримували його з повітря, що вводиться, а не з будь-якого іншого джерела.
БІОМАСА На даний момент новим бактеріям кишкової палички все ще потрібне повітря із вмістом вуглекислого газу п’ять відсотків - це відповідає концентрації в сто разів більшій, ніж зазвичай знаходиться в атмосфері. Однак у довгостроковій перспективі генетично модифікована кишкова паличка повинна мати можливість справлятися зі звичайними умовами. Але це все одно може зайняти час, як наголошує Майло. Проте він оптимістичний. “Навіть те, чого ми досягли до цього часу, багато хто вважав абсолютно нереальним. Тому я справді вірю в те, щоб досягти цієї межі ".
У довгостроковій перспективі його метою є розвиток бактерій кишкової палички, здатних фіксувати стільки вуглецю, що стає своєрідною біомасою. Це, в свою чергу, може бути використано як вихідну точку для виробництва біопалива, виробництво та спалювання якого не має негативних наслідків для клімату, оскільки вуглекислий газ, що виділяється, і так надходить з атмосфери.
"Бактерії ще не можуть вижити самостійно", - говорить Майло. «Ми все ще працюємо над цим». Також не слід уявляти, що генетично модифікована кишкова паличка просто піддається впливу, а потім весело зменшує парникові гази. "Таке втручання в природу включає занадто багато ризиків, які важко оцінити".
Що він все ще може собі уявити, це їхнє раннє використання в сільському господарстві. Дослідження в Реховоті багато займається здатністю бактерій фіксувати вуглець, що, в свою чергу, може покращити фотосинтез у рослин. "А разом із цим і врожайність у полі".