Bakterie E Coli: szczepy opracowane w laboratoriach wykorzystują dwutlenek węgla zamiast związków organicznych
W ciągu kilku miesięcy naukowcy z Izraela wyprodukowali szczepy bakterii E Coli. Wykorzystują one CO2 do wytwarzania energii zamiast związków organicznych. Takie osiągnięcie w biologii syntetycznej podkreśla niesamowitą plastyczność metabolizmu bakterii. Badanie może również stworzyć ramy dla przyszłej ekologicznej produkcji neutralnej dla klimatu.
Bakterie E Coli jako źródła energii
Żywy świat dzieli się na autotrofy i heterotrofy. Te pierwsze przekształcają nieorganiczny CO2 w biomasę, podczas gdy te drugie zużywają związki organiczne. Organizmy autotroficzne dominują w biomasie na Ziemi i dostarczają wiele naszego pożywienia i paliwa. Lepsze zrozumienie zasad wzrostu autotroficznego i metod jego poprawy ma kluczowe znaczenie na drodze do zrównoważonego rozwoju.
"Naszym głównym celem było stworzenie praktycznej platformy naukowej do poprawy zużycia CO2. Może to pomóc w sprostaniu wyzwaniom związanym ze zrównoważoną produkcją żywności i paliw, a także globalnym ociepleniem spowodowanym emisją CO2". Tak mówi główny autor Ron Milo, biolog systemowy w Instytucie Nauki Weizmanna. "Przekształcenie węgla E. coli, konia roboczego biotechnologii, z węgla organicznego w CO2 jest ważnym krokiem w budowie takiej platformy."
Głównym wyzwaniem biologii syntetycznej było stworzenie syntetycznej autotropii w heterotroficznym organizmie modelowym. Pomimo powszechnego zainteresowania magazynowaniem energii odnawialnej i bardziej zrównoważoną produkcją żywności, wcześniejsze wysiłki mające na celu opracowanie odpowiednich dla przemysłu heterotroficznych organizmów modelowych do wykorzystywania CO2 jako jedynego źródła węgla nie powiodły się. Wcześniejsze próby ustanowienia autokatalitycznego wiązania CO2 w cyklach u heterotrofów zawsze wymagały dodania związków organicznych o kilku atomach węgla w celu uzyskania stabilnego wzrostu.
Nowe perspektywy zrównoważonego rozwoju
"Z fundamentalnej naukowej perspektywy chcieliśmy dowiedzieć się, czy możliwa jest tak fundamentalna zmiana w diecie bakterii, od uzależnienia od cukru po syntezę całej ich biomasy z CO2.". Tak mówi autor Shmuel Gleizer, doktorant w Instytucie Nauki Weizmanna. "Chcieliśmy nie tylko przetestować wykonalność takiej transformacji w laboratorium. Powinniśmy również wiedzieć, jak ekstremalne jest dostosowanie pod względem zmian w schemacie DNA bakterii."
W przyszłych pracach naukowcy będą próbowali dostarczać energię poprzez odnawialną energię elektryczną, aby rozwiązać problem uwalniania CO2. W ten sposób mogą również określić, czy warunki atmosferyczne otoczenia mogą wspierać autotrofię. Te mutacje, które są najbardziej istotne dla wzrostu autotroficznego, można następnie odpowiednio zawęzić.
Więcej na ten temat znajdziesz w Ten artykuł.