11 hónappal ezelőtt 961 Nézetek

étrend

Kép jóváírások: Baktériumok.

A baktériumok Ron Milo professzor laboratóriumában, a Weizmann Tudományos Intézetben nemcsak felhagytak a cukorral, hanem felhagytak minden normális szilárd ételük fogyasztásával, szén-dioxidból (CO2) éltek a környezetükben.

Vagyis minden biomasszájukat levegőből tudták létrehozni.

Erről a bravúrról, amely csaknem egy évtizedes racionális tervezésre, géntechnológiára és a laboratóriumban történő gyorsabb evolúcióra volt szükség, a Cell a héten számolt be.

Az eredmények rámutatnak a szén-dioxid-semleges üzemanyagok jövőbeni fejlesztésének módjaira.

A kutatás a szénmegkötési folyamat alapvető génjeinek azonosításával kezdődött: a növények szén-dioxid-felvételi módja a szén-dioxidtól annak érdekében, hogy biológiai molekulákká, például fehérjékké, DNS-vé stb.

A kutatócsoport hozzáadta és átrendezte a szükséges géneket.

Megállapították, hogy a baktériumok genomjában már jelen lévő "gépdarabok" közül sok olyan is használható, ahogy van.

Beillesztettek egy gént is, amely lehetővé tette a baktériumok számára, hogy energiát nyerjenek egy könnyen hozzáférhető anyagból, az úgynevezett formiátból, amelyet közvetlenül villamos energiából és levegőből lehet előállítani, és amely hajlandó elektronokat „szállítani” a baktériumokhoz.

Csak a baktériumok „termelőeszközének” adása nem volt elegendő ahhoz, hogy megváltoztassák őket.

Egy másik trükköt kellett felhasználni ahhoz, hogy a baktériumok megfelelő módon használják ezt a gépet, és ez kényes kiegyensúlyozást jelentett.

Roee Ben-Nissannal, Yinon Bar-On-nal és Milo csapatának az Intézet Növény- és Környezettudományi Osztályának többi tagjával együtt Gleizer egy ismert technikát alkalmazott: az evolúciót a laboratóriumban.

Lényegében a baktériumokat fokozatosan megfosztották a fogyasztani szokott cukortól.

Minden egyes szakaszban a tenyésztett baktériumoknak csak annyi cukrot adtak, amely szükséges az éhezés elkerüléséhez, valamint bőséges CO2-t és formiátot.

Néhányan "megtanultak" kialakítani a CO2 ízét (ami evolúciós előnyt biztosított számukra a cukorral maradókkal szemben), utódaikat pedig egyre kevesebb cukorral etették, míg néhány évig az új étrendhez való alkalmazkodás után végül teljesen megváltozott, olyan környezetben él és szaporodik, amely csak tiszta CO2-t szolgáltat.

Annak ellenőrzésére, hogy a baktériumok valamilyen módon nem "falatoznak-e" más tápanyagokat, a kialakult E. coli egy részét nehéz izotópot tartalmazó C02-vel táplálták:.

Ezután lemértük a baktérium testrészeit, és a megszerzett súlyt összehasonlítottuk azzal a tömeggel, amelyet a szén nehezebb változatának elfogyasztásával nyertek volna.

Az elemzés kimutatta, hogy a baktériumok testében lévő szénatomok közvetlenül csak CO2-ből vonódtak ki.

A kutatócsoport az újonnan kifejlődött baktériumok jellemzésére vállalkozott.

Milyen változások voltak alapvetőek az új étrendhez való alkalmazkodás szempontjából?

Bár az általuk azonosított genetikai változások némelyike ​​az éhség túlélésével hozható összefüggésbe, mások úgy tűnik, hogy szabályozzák a CO2 felhalmozódása révén építőelemek létrehozásának lépéseit.

"A sejtnek egyensúlyt kell találnia a mérgező torlódások és a csőd között" - mondja Bar-On.

A csapat által megjegyzett egyéb változások azonban a transzkripcióhoz kapcsolódnak - amely szabályozza a meglévő gének be- vagy kikapcsolását.

"Reméljük, hogy további kutatások fedezik fel, hogy ezek a gének miként alakították ki tevékenységüket" - mondja Ben-Nissan.

A kutatók úgy vélik, hogy a baktériumok új "egészséges hobbija" a végén egészséges lehet a bolygó számára.

Milo rámutat, hogy ma a biotechnológiai vállalatok sejtkultúrákat használnak kereskedelmi vegyi anyagok előállítására.

Ezeket a sejteket, élesztőket vagy baktériumokat el lehet indukálni, hogy szén-dioxidot és megújuló energiát fogyasztva éljenek, így megfosztva a mai kukoricaszirup óriási mennyiségétől.

A baktériumok jobban tudnak alkalmazkodni, így ahelyett, hogy energiájukat olyan anyagból vennék át, mint a formiát, közvetlenül megszerezhetik, például egy napkollektorban lévő elektronokból, majd ezt az energiát eltárolhatják, hogy később üzemanyagként használhassák fix szén formájában sejtjeire.

Egy ilyen üzemanyag szén-dioxid-semleges lenne, ha szénforrása légköri CO2 lenne.

"Laboratóriumunk elsőként dolgozott azon az ötleten, hogy megváltoztassák a normális heterotróf étrendjét (amely szerves anyagokat fogyaszt), hogy autotrófává alakítsák (levegőn él)" - mondja Milo.

„Eleinte lehetetlennek tűnt, de az út során sok tanulsággal szolgált, és végül megmutattuk, hogy meg lehet csinálni. Eredményeink fontos mérföldkőnek számítanak a hatékony és fenntartható tudományos alkalmazások elérésében. ".

Ezek a baktériumok a jövőben hozzájárulhatnak az új szén-hatékony technológiákhoz.

És végül, ha a baktériumok abbahagyhatják a cukorevést, talán mi is nagyobb lelkesedéssel kezdhetjük el a diétát 🙂