Бактерията е модифицирана, за да консумира въглероден диоксид Research and Science News
Постижението може да превърне ешерихия коли в биологична система за производство на енергия и дори храна.
Бактериите на ешерихия коли са модифицирани да растат чрез консумиране на въглероден диоксид. [IStock/Claudio Ventrella]
Изследователите са създали щам на бактерията Escherichia coli, който има способността да расте, като консумира въглероден диоксид вместо захари или други органични молекули.
Постижението е крайъгълен камък, според учените, защото драстично променя вътрешната работа на един от най-популярните образци на организми в биологията. И в бъдеще новият щам може да направи възможно производството на органични въглеродни молекули, които биха могли да се използват като биогорива или за храна. Продуктите, генерирани по този начин, биха имали по-ниски емисии в сравнение с конвенционалните производствени методи и дори биха могли да отстранят газа от въздуха. Работата току-що е публикувана в Cell от Рон Майло, системен биолог от Института на науките на Weizmann в Реховот, и неговите сътрудници.
Растенията и цианобактериите (водни микроорганизми с фотосинтетичен капацитет) използват енергията на светлината, за да трансформират или фиксират CO2 във въздуха във въглерод-съдържащите градивни елементи на живота, включително ДНК, протеини и мазнини. Но тези организми могат да бъдат трудно генетично модифицирани, което забави усилията за превръщането им в биологични фабрики.
За разлика от това, Е. coli е относително лесен за модифициране и бързият му растеж позволява тестване и коригиране на промените за оптимизиране на генетичните промени. Въпреки това, бактериите предпочитат да растат на захари като глюкоза и вместо да консумират CO2, те отделят този газ като отпадъчен продукт.
Авторите са прекарали последното десетилетие в манипулиране на "диетата" на Е. coli. През 2016 г. те създадоха щам, който консумира CO2, но съединението представлява само част от приема на въглерод в организма; останалото се получава от пируват, органично съединение, с което се хранят бактерии.
Диета, базирана на газове
Майло и неговият екип използваха смес от генетично и еволюционно инженерство в лабораторията, за да създадат щам на Е. coli, който да извлече целия въглерод от CO2. Първо, те вкараха в бактериите гени, които кодират двойка ензими, които позволяват на фотосинтетичните организми да преобразуват CO2 в органичен въглерод. Растенията и цианобактериите използват светлината като енергиен източник, за да извършат това преобразуване, но на Е. coli липсва тази способност. Така авторите вмъкват ген, който позволява на бактериите да получават енергия от органична молекула, наречена формиат.