Дослідники створили штам кишкової палички, який споживає вуглекислий газ замість цукру

Група Ізраїльські вчені розробили бактерію, здатну харчуватися вуглекислим газом (CO2), з метою боротьби зі зміною клімату. Завдяки значному прогресу, який міг би відкрити шлях до переходу на нейтральне вуглецю паливо, дослідники з Інституту науки Вейцмана створили генетично модифіковані бактерії, здатні виживати, споживаючи замість цукру вуглекислий газ.

здатну

Дослідники створили CO2-споживаючий штам E. coli для енергії замість органічних сполук. Як вони пояснили, автотрофний ріст (який створює власну органічну речовину з неорганічних речовин) був досягнутий через кілька місяців безперервного розвитку в лабораторії, в хемостаті (спеціальному резервуарі для виробництва бактерій) під посилення обмеження органічного вуглецю і підтверджується ізотопним маркуванням (науковий метод, за допомогою якого певні атоми замінюються ізотопом у молекулі).

Завдяки генній інженерії вдалося домогтися того, щоб бактерії перетворили СО2 в органічний вуглець, замінюючи сонячну енергію, життєво важливий інгредієнт процесу фотосинтезу, з речовиною, яка називається форматом, що також привертає увагу як потенційний генератор чистої електроенергії.

Команда використовувала "метаболічні проводки", щоб допомогти перетворити дієту на кишкову паличку та змусити її споживати СО2 рослинним способом. Цей метод є адаптацією до умов низького вмісту поживних речовин та кисню в мікросередовищі, що дозволяє клітинам гіперпроліферувати. Це передбачало додавання генів, які метаболізують СО2, та видалення генів, які зазвичай переробляють сполуки цукру.

"З базової наукової точки зору, ми хотіли перевірити, чи можлива така важлива трансформація в харчуванні бактерій, від залежності від цукру до синтезу всієї його біомаси з CO2 ”, - сказав перший автор дослідження Шмуель Глейзер.

"Окрім перевірки доцільності такої трансформації в лабораторії, ми хотіли знати, наскільки екстремальною має бути адаптація з точки зору змін структури бактеріальної ДНК", - додав він.

Глейзер та інші вчені з Інституту Вейцмана підкреслили "Неймовірна пластичність бактеріального обміну".

«Нашою основною метою було створити зручну наукову платформу, яка могла б покращити фіксацію CO2, яка може допомогти вирішити проблеми, пов’язані зі стійким виробництвом їжі та палива та глобальним потеплінням спричинені викидами СО2 », - сказав провідний автор Рон Майло, системний біолог з Інституту.

Про надзвичайне відкриття повідомили в середу в Клітинка і взяв участь у престижному науковому журналі Природа, може призвести до виробництва з низьким вмістом вуглецю для використання у біопаливі або продуктах харчування, що допомогло б викорінити надлишок СО2 в атмосфері.

"Наша лабораторія була першою, хто переслідував ідею змінити раціон нормального гетеротрофа на автотрофізм, - сказав Міло. - Спочатку це здавалося неможливим, але на цьому шляху ми навчили численні уроки, і врешті-решт ми показуємо, що це можна зробити. Наші висновки є важливою віхою до нашої мети щодо ефективних та екологічно чистих наукових програм ", - додав він.

Лабораторні бактерії, які перейшли на СО2 дієту, отримували дуже велику кількість газу. Однак за звичайних погодних умов їм все одно знадобиться цукор для життя.

Автори стверджують, що основним обмеженням є те, що бактерії в даний час виділяють більше СО2, ніж споживається завдяки вуглецевій фіксації. Що ще, необхідні подальші дослідження, перш ніж можна буде обговорювати масштабованість підходу до промислового використання. Однак вони запевнили, що їх наступним кроком буде мета постачати енергію за допомогою відновлюваної електроенергії, щоб вирішити проблему викиду СО2 та покращити своє розуміння умов, в яких бактерії можуть процвітати.

"Цей подвиг є потужним доказом концепції, що відкриває нову захоплюючу перспективу використання модифікованих бактерій перетворювати продукти, які ми вважаємо відходами, у паливо, їжу чи інші сполуки цікавить ”, - підсумував професор Міло.