Диетата с CO2 Jüdische Allgemeine
Израелски учени препрограмират чревни бактерии, за да се хранят с въглеродния диоксид, убиващ климата
от Ралф Балке 12.12.2019 15:28
Израелски учени препрограмират чревни бактерии, за да се хранят с въглеродния диоксид, убиващ климата
от Ралф Балке 12.12.2019 15:28
Всъщност той може да бъде доста безобиден човек. Говорим за ешерихия коли (Е. coli) - широко известна като коли бактерии. Неговият дом са червата, където той изпълнява някои важни храносмилателни задачи. Но извън обичайното си местообитание някои видове ешерихия коли могат да станат доста неприятни, например да причинят заболявания на жлъчния мехур или пикочните пътища.
Особено се опасяват вариантите, които се предават от животно на човек или от човек на човек поради нехигиенични условия в питейната вода, в храната или в тоалетните. Те са сред най-честите причини за стомашни и чревни проблеми, често наричани диария.
ЗАХАР Но ако израелските учени от известния институт Вайцман в Реховот се справят, тогава бактерията коли ще има не само ключова роля в червата в бъдеще. Те изследват концепции за това как може да се използва като оръжие в борбата срещу изменението на климата.
Е. coli са обогатени с гени от цианобактерии.
„Нашата лаборатория беше първата, която преследва идеята за промяна на диетата на нормалните хетеротрофни организми по такъв начин, че те да се превърнат в автотрофни организми“, казва молекулярният биолог Рон Майло, очертавайки идеята зад нея. По-конкретно, това означава, че менюто на ешерихия коли е променено радикално. Тъй като всъщност бактериите от Е. coli се хранят изключително със захар, поради което се наричат хетеротрофни. Чрез манипулиране на генетичния си състав те вече трябва да бъдат мотивирани да ядат въглеродния диоксид от въздуха в заобикалящата ги среда вместо твърда храна - това е понятието автотрофия.
УТОПИЯ „Отначало всичко звучеше доста утопично“, казва Майлоу. „Трябваше да научим и няколко урока по пътя до там. Но в крайна сметка успяхме да докажем, че подобно нещо всъщност може да се направи. Нашите резултати несъмнено са важен крайъгълен камък по пътя към множество нови научни приложения, за които днес трудно можем да си представим. "
Майло и неговият екип от отдела за растения и екология в Института Вайцман работят по този проект от десет години. В първата фаза група учени, ръководени от Шмуел Глейзер, обогатиха нормалните бактерии Е. coli, каквито често се използват в промишлеността или в изследователски лаборатории, с някои гени от така наречените цианобактерии. Това са микроорганизми, които живеят предимно във вода и са способни на фотосинтеза. Но тъй като светлината не можеше да става въпрос като енергиен източник за тези генетично модифицирани бактерии, учените развеселиха всичко под друг ген, който осигурява енергия под формата на органични молекули.
Превъзпитание Но по някакъв начин бактериите, произведени по този начин, все още не са имали истински апетит за CO2. Те все още искаха захар. Във втората фаза те бяха „превъзпитани“. Учените им дават диета, състояща се от формиат, анион, получен от мравчена киселина, въглероден диоксид и малки количества захар, които непрекъснато се намаляват. По този начин се задейства еволюционен процес, при който се използват и кондиционират само бактериите, оцелели в тази процедура.
Скоро първите от тях успяха да се разберат напълно без захар. „Наблюдавахме еволюционни промени в единадесет гена“, гордо съобщава Майло. В трета фаза им беше даден само въглероден диоксид с изотопа въглерод 13, който се различава от много по-често срещания въглерод 12. След това анализът на бактериите E. coli, отглеждани по този начин, трябва да разкрие, че тяхната биомаса е получила точно този въглерод, което предполага, че те са го получили от администрирания въздух, а не от друг източник.
БИОМАСА Понастоящем новите бактерии на Е. coli все още се нуждаят от въздух със съдържание на въглероден диоксид от пет процента - това съответства на концентрация сто пъти по-висока, отколкото обикновено се намира в атмосферата. В дългосрочен план обаче генетично модифицираната Е. coli трябва да може да се справи с нормални условия. Но това все още може да отнеме време, както подчертава Майло. И все пак той е оптимист. „Дори това, което сме постигнали до момента, мнозина смятат за абсолютно нереалистично. Ето защо наистина вярвам да достигна и този важен етап. "
В дългосрочен план целта му е да развие бактерии от Е. coli, които са в състояние да фиксират толкова много въглерод, че да се превърнат в вид биомаса. Това от своя страна може да се използва като отправна точка за производство на биогорива, чието производство и изгаряне нямат отрицателни последици за климата, тъй като въглеродният диоксид така или иначе идва от атмосферата.
"Бактериите все още не могат да оцелеят сами", казва Майло. „Все още работим върху това.“ Нито трябва да си представя, че генетично модифицираната ешерихия коли просто се излага и след това весело намалява парниковите газове. "Подобна намеса в природата включва твърде много рискове, които са трудни за оценка."
Това, което той все още може да си представи, е ранното им използване в селското стопанство. Изследването в Rehovot се занимава много със способностите на бактериите да фиксират въглерод, което от своя страна може да подобри фотосинтезата в растенията. „И с това добивът на полето.“