Baktérie E Coli: kmene vyvinuté v laboratóriách používajú namiesto organických zlúčenín oxid uhličitý
V priebehu niekoľkých mesiacov izraelskí vedci produkovali kmene baktérií E Coli. Používajú CO2 na výrobu energie namiesto organických zlúčenín. Takýto úspech v syntetickej biológii podčiarkuje neuveriteľnú plasticitu bakteriálneho metabolizmu. Štúdia by mohla tiež tvoriť rámec pre budúcu ekologicky neutrálnu ekologickú výrobu.
Baktérie E Coli ako zdroje energie
Živý svet je rozdelený na autotrofy a heterotrofy. Prvé z nich premieňajú anorganický CO2 na biomasu, zatiaľ čo druhé spotrebúvajú organické zlúčeniny. Autotrofné organizmy dominujú v biomase na Zemi a poskytujú veľkú časť našich potravín a paliva. Lepšie porozumenie zásadám autotrofného rastu a metódam na jeho zlepšenie je rozhodujúce pre cestu k udržateľnosti.
"Našim hlavným cieľom bolo vytvoriť praktickú vedeckú platformu na zlepšenie spotreby CO2. To môže pomôcť pri riešení výziev spojených s udržateľnou výrobou potravín a palív, ako aj s globálnym otepľovaním v dôsledku emisií CO2". Hovorí to hlavný autor Ron Milo, systémový biológ z Weizmannovho inštitútu pre vedu. "Premena uhlíka E. coli, ťažného koňa biotechnológií, z organického uhlíka na CO2 je dôležitým krokom pri budovaní takejto platformy."
Hlavnou výzvou v syntetickej biológii bolo vytvoriť syntetickú autotropiu v heterotrofnom modelovom organizme. Napriek rozsiahlemu záujmu o skladovanie energie z obnoviteľných zdrojov a udržateľnejšiu produkciu potravín, predchádzajúce snahy vyvinúť priemyselne relevantné heterotrofné modelové organizmy na používanie CO2 ako jediného zdroja uhlíka zlyhali. Predchádzajúce pokusy o zavedenie autokatalytickej fixácie CO2 v cykloch v heterotrofoch vždy vyžadovali pridanie organických zlúčenín s niekoľkými atómami uhlíka, aby sa dosiahol stabilný rast.
Nové perspektívy udržateľnosti
"Zo zásadného vedeckého hľadiska sme chceli zistiť, či je taká zásadná zmena v strave baktérií, od závislosti na cukre až po syntézu celej ich biomasy z CO2, možná.". To hovorí autor Shmuel Gleizer, postdoktorand na Weizmannovom inštitúte vedy.. "Nechceli sme len testovať uskutočniteľnosť takejto transformácie v laboratóriu. Mali by sme tiež vedieť, aká extrémna je úprava z hľadiska zmien plánu bakteriálnej DNA."
V budúcej práci sa vedci pokúsia dodať energiu prostredníctvom elektriny z obnoviteľných zdrojov, aby vyriešili problém uvoľňovania CO2. Týmto spôsobom môžu tiež určiť, či okolité atmosférické podmienky môžu podporovať autotrofiu. Tieto mutácie, ktoré sú pre autotrofný rast najrelevantnejšie, je potom možné zodpovedajúcim spôsobom zúžiť.
Viac o tom nájdete v tento článok.