CO2 diéta

Izraelskí vedci preprogramujú črevné baktérie tak, aby sa napájali na klimatický zabijak oxid uhličitý

Ralf Balke 12. 12. 2019 15:28 hod

Izraelskí vedci preprogramujú črevné baktérie tak, aby sa napájali na klimatický zabijak oxid uhličitý

Ralf Balke 12. 12. 2019 15:28 hod

V skutočnosti to môže byť celkom neškodný človek. Hovoríme o Escherichia coli (E. coli) - bežne známej ako baktérie coli. Jeho domovom sú črevá, kde vykonáva niektoré dôležité tráviace úlohy. Ale mimo jeho obvyklého prostredia môžu byť niektoré druhy Escherichia coli dosť nepríjemné, napríklad môžu spôsobiť ochorenia žlčníka alebo močových ciest.

Obzvlášť sa obávajú variantov, ktoré sa prenášajú zo zvieraťa na človeka alebo z človeka na človeka v dôsledku hygienických podmienok v pitnej vode, v potravinách alebo na toaletách. Patria medzi najbežnejšie príčiny žalúdočných a črevných ťažkostí, ktoré sa bežne nazývajú hnačky.

CUKOR Ale ak si izraelskí vedci z renomovaného Weizmannovho inštitútu v Rehovote urobia cestu, potom bude v budúcnosti hrať coli viac ako len kľúčovú úlohu v čreve. Skúmajú koncepty, ako by sa dala použiť ako zbraň v boji proti zmene podnebia.

Baktérie E. coli boli obohatené o gény zo siníc.

„Naše laboratórium ako prvé začalo s myšlienkou zmeny stravovania normálnych heterotrofných organizmov takým spôsobom, že sa premieňajú na autotrofné organizmy,“ objasňuje myšlienku, ktorá za tým stojí, molekulárny biológ Ron Milo. To konkrétne znamená, že ponuka Escherichia coli bola radikálne zmenená. Pretože v skutočnosti sa baktérie E. coli živia výhradne cukrom, preto sa nazývajú heterotrofné. Manipuláciou s ich genetickým zložením by ich teraz mala motivovať konzumácia oxidu uhličitého zo vzduchu v ich prostredí namiesto tuhej stravy - o tom je pojem autotrofia.

UTOPIA „Spočiatku to všetko znelo dosť utopicky,“ hovorí Milo. "Cestou tam sme sa tiež museli naučiť niekoľko lekcií." Nakoniec sme však dokázali, že také niečo sa dá skutočne urobiť. Naše výsledky sú bezpochyby dôležitým míľnikom na ceste k mnohým novým vedeckým aplikáciám, z ktorých si dnes ťažko vieme predstaviť. ““

Milo a jeho tím z oddelenia rastlín a vied o životnom prostredí na Weizmannovom inštitúte pracujú na tomto projekte už desať rokov. V prvej fáze skupina vedcov vedená Shmuelom Gleizerom obohatila normálne baktérie E. coli, ako sú napríklad tie, ktoré sa často používajú v priemysle alebo vo výskumných laboratóriách, o niektoré gény z takzvaných siníc. Ide o mikroorganizmy, ktoré žijú hlavne vo vode a sú schopné fotosyntézy. Ale pretože svetlo neprichádzalo do úvahy ako zdroj energie pre tieto geneticky modifikované baktérie, vedci povzbudili celú vec pod iným génom, ktorý dodáva energiu vo forme organických molekúl.

OPAKOVANÉ VZDELÁVANIE Ale nejako takto vyrobené baktérie ešte nemali skutočnú chuť na CO2. Stále chceli cukor. V druhej fáze boli „prevychovaní“. Vedci im poskytli stravu pozostávajúcu z mravčanu, aniónu pochádzajúceho z kyseliny mravčej, oxidu uhličitého a malého množstva cukru, ktoré sa neustále znižovali. Týmto spôsobom sa dal do pohybu evolučný proces, pri ktorom sa použili a upravili iba baktérie, ktoré tento postup prežili.

Prvý z nich sa čoskoro dokázal zaobísť úplne bez cukru. „Pozorovali sme evolučné zmeny v jedenástich génoch,“ hrdo referuje Milo. V tretej fáze im bol podaný iba oxid uhličitý s izotopovým uhlíkom 13, ktorý sa líši od oveľa bežnejšieho uhlíka 12. Analýza takto kultivovaných baktérií E. coli by potom mala odhaliť, že ich biomasa prijímala presne tento uhlík, čo naznačuje, že ho získali zo spravovaného vzduchu a nie z iného zdroja.

BIOMASA V súčasnosti nové baktérie E. coli stále potrebujú vzduch s obsahom oxidu uhličitého päť percent - to zodpovedá stokrát vyššej koncentrácii, ako sa zvyčajne nachádza v atmosfére. Z dlhodobého hľadiska by však geneticky modifikovaná E. coli mala byť schopná zvládnuť bežné podmienky. To však môže ešte chvíľu trvať, ako zdôrazňuje Milo. Napriek tomu je optimistický. "Aj to, čo sme doteraz dosiahli, považovali mnohí za absolútne nereálne." Preto skutočne verím v dosiahnutie tohto míľnika tiež. ““

Z dlhodobého hľadiska je jeho cieľom vývoj baktérií E. coli, ktoré sú schopné fixovať toľko uhlíka, že sa z nich stane druh biomasy. To zase môže byť použité ako východiskový bod pre výrobu biopalív, ktorých výroba a spaľovanie nemá žiadne nepriaznivé dôsledky pre podnebie, pretože uvoľňovaný oxid uhličitý rovnako pochádza z atmosféry.

„Baktérie ešte nemôžu prežiť samy,“ hovorí Milo. "Stále na tom pracujeme." Nemali by sme si ani predstavovať, že geneticky modifikované Escherichia coli sú jednoducho vystavené a potom veselo znižujú skleníkové plyny. „Takýto zásah do prírody zahŕňa príliš veľa rizík, ktoré je ťažké posúdiť.“

Stále si vie predstaviť, aké sú ich skoré využitie v poľnohospodárstve. Výskum v Rehovote sa veľa zaoberá schopnosťami baktérií fixovať uhlík, čo by zase mohlo zlepšiť fotosyntézu rastlín. „A s ním aj výnos na poli.“