Преди 11 месеца 961 Изгледи

бактерии

Кредити за изображения: Бактерии.

Бактериите в лабораторията на професор Рон Мило в Института на науките на Вайцман не само са се отказали от захарта, но и са спрели да консумират цялата си нормална твърда храна, живеейки от въглероден диоксид (CO2) в околната среда.

Тоест те са успели да създадат цялата си биомаса от въздуха.

Този подвиг, който изискваше почти десетилетие на рационален дизайн, генно инженерство и ускорена еволюция в лабораторията, беше докладван тази седмица в Cell.

Констатациите сочат начини за разработване на неутрални въглеродни горива в бъдеще.

Изследването започна с идентифициране на основните гени за процеса на фиксиране на въглерода: начинът, по който растенията поемат въглерод от CO2, за да го преобразуват в биологични молекули като протеини, ДНК и т.н.

Изследователският екип добави и пренареди необходимите гени.

Те открили, че много от „парчетата“ машини, които вече са присъствали в бактериалния геном, могат да бъдат използвани такива, каквито са.

Те също така вмъкнаха ген, който позволи на бактериите да получават енергия от лесно достъпно вещество, наречено формиат, което може да се произвежда директно от електричество и въздух и което е готово да „достави“ електрони на бактериите.

Само даването на бактериите на „средства за производство“ не беше достатъчно, за да направят промяната.

Трябваше да се използва още един трик, за да накараме бактериите да използват правилно тази машина и това включваше деликатен балансиращ акт.

Заедно с Roee Ben-Nissan, Yinon Bar-On и други членове на екипа на Майло от Отдела по растителни и екологични науки на института, Gleizer използва позната техника: еволюция в лабораторията.

По същество бактериите постепенно са лишени от захарта, която са свикнали да консумират.

На всеки етап от култивираните бактерии се даваше само необходимото количество захар, за да се избегне гладуването, както и обилно количество CO2 и формиат.

Някои се „научиха“ да развиват вкус към CO2 (което им даде еволюционно предимство пред онези, които останаха със захар), а потомците им бяха хранени с все по-малко захар, докато след около една година приспособяване към новата диета, в крайна сметка някои бяха напълно се променя, живее и се размножава в среда, която доставя само чист CO2.

За да се провери дали бактериите не са по някакъв начин „похапвали“ други хранителни вещества, някои от еволюиралите Е. coli са хранени с CO2, съдържащ тежък изотоп: C13.

След това бактериалните части на тялото се претеглят и натрупаното тегло се сравнява с масата, която биха натрупали при консумацията на по-тежката версия на въглерода.

Анализът показа, че въглеродните атоми в телата на бактериите са извлечени директно само от CO2.

Изследователският екип се зае да характеризира новоразвитите бактерии.

Какви промени бяха основни за адаптирането към тази нова диета?

Въпреки че някои от генетичните промени, които са идентифицирали, може да са свързани с преживяването на глада, други изглежда регулират времето на стъпките за създаване на градивни елементи чрез натрупването на CO2.

„Клетката трябва да постигне баланс между токсичните задръствания и фалита“, казва Bar-On.

Други промени обаче, отбелязани от екипа, са свързани с транскрипцията - която регулира начина на включване или изключване на съществуващите гени.

„Надяваме се, че повече изследвания ще открият как точно тези гени са коригирали своята дейност“, казва Бен-Нисан.

Изследователите вярват, че новото "здравословно хоби" на бактериите в крайна сметка може да бъде здравословно за планетата.

Майло посочва, че днес биотехнологичните компании използват клетъчни култури за производство на търговски химикали.

Тези клетки, дрожди или бактерии могат да бъдат подтикнати да живеят на диета със СО2 и възобновяема енергия, като по този начин са лишени от огромните количества царевичен сироп, които живеят днес.

Бактериите могат да се адаптират повече, така че вместо да поемат енергията си от вещество като формиат, те могат да я получат директно, например от електрони в слънчев колектор, и след това да съхраняват тази енергия, за да я използват по-късно като гориво под формата на фиксиран въглерод към вашите клетки.

Такова гориво би било неутрално до въглерод, ако неговият източник на въглерод е атмосферният CO2.

„Нашата лаборатория беше първата, която работи по идеята за промяна на диетата на нормален хетеротроф (който консумира органични вещества), за да го превърне в автотроф (който живее във въздуха)“, казва Мило.

„В началото изглеждаше невъзможно, но по пътя той ни даде много уроци и в крайна сметка показахме, че това може да се направи. Нашите открития са важен крайъгълен камък в нашата цел за постигане на ефективни и устойчиви научни приложения. ".

Тези бактерии в бъдеще могат да допринесат за нови въглерод-ефективни технологии.

И накрая, ако бактериите могат да спрат да ядат захар, може би и ние можем да започнем диетата с повече ентусиазъм 🙂