Egy baktériumot módosítottak szén-dioxid fogyasztására Research and Science News
Az eredmény az Escherichia coli-t biológiai rendszerré változtathatja az energia, sőt az élelmiszer előállításához.
Az Escherichia coli baktériumokat széndioxid fogyasztásával módosították növekedésükhöz. [IStock/Claudio Ventrella]
A kutatók létrehozták az Escherichia coli baktériumok olyan törzsét, amely képes növekedni úgy, hogy szén-dioxidot fogyaszt cukor vagy más szerves molekula helyett.
A tudósok szerint az eredmény mérföldkő, mert drasztikusan megváltoztatja a biológia egyik legnépszerűbb modellorganizmusának belső működését. A jövőben pedig az új törzs lehetővé teheti olyan szerves szénmolekulák előállítását, amelyek bioüzemanyagként vagy élelmiszerként felhasználhatók. Az így előállított termékek kibocsátása alacsonyabb lenne a hagyományos gyártási módszerekhez képest, és akár a gázt is eltávolíthatnák a levegőből. A munkát nemrégiben publikálta a Cellben Ron Milo, a Rehovoti Weizmann Tudományos Intézet rendszerbiológusa és munkatársai.
A növények és a cianobaktériumok (fotoszintetikus kapacitású vízi mikroorganizmusok) a fény energiáját használják fel arra, hogy a levegőben lévő CO2-t átalakítsák vagy rögzítsék az élet széntartalmú építőelemeivé, beleértve a DNS-t, a fehérjéket és a zsírokat. De ezeket a szervezeteket nehéz lehet genetikailag módosítani, ami lelassította az erőfeszítéseket, hogy biológiai gyárakká alakítsák őket.
Ezzel szemben az E. coli viszonylag könnyen módosítható, és gyors növekedése lehetővé teszi a változások tesztelését és beállítását a genetikai változások optimalizálása érdekében. A baktériumok azonban inkább olyan cukrokon nőnek, mint a glükóz, és a CO2 elfogyasztása helyett ezt a gázt hulladéktermékként bocsátják ki.
A szerzők az elmúlt évtizedet az E. coli "diéta" manipulálásával töltötték. 2016-ban létrehoztak egy törzset, amely CO2-t fogyasztott, de a vegyület a test szén-dioxid-bevitelének csak egy részét képviselte; a többit piruvátból kaptuk, egy szerves vegyületből, amellyel baktériumokat tápláltak.
Gázalapú étrend
Milo és csapata a laboratóriumban a genetikai és az evolúciós technika keverékét használva létrehozta az E. coli törzsét, amely az összes széndioxidot kihozná a CO2-ből. Először olyan baktériumgéneket vezettek be, amelyek egy pár enzimet kódolnak, amelyek lehetővé teszik a fotoszintetikus organizmusok számára, hogy a szén-dioxidot szerves széndé alakítsák. A növények és a cianobaktériumok a fényt használják energiaforrásként ennek az átalakításnak a végrehajtásához, de az E. coli-tól hiányzik ez a képesség. Tehát a szerzők beillesztettek egy gént, amely lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy energiát nyerjenek egy formiát nevű szerves molekulából.