فتوسنتز یک سیستم طبیعی ارزشمند برای جداسازی دی اکسید کربن است. با این حال، به سادگی تشکیل زیست توده به طور کامل از این سیستم بهره برداری نمی شود. یک تیم چینی از محققان که مطالعه آنها در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است، اکنون یک جامعه میکروبی را مهندسی ژنتیکی کرده اند که می تواند به عنوان یک مخزن کربن زنده عمل کند. در این جامعه ابتدا دی اکسید کربن با فتوسنتز به قند تبدیل می شود سپس قند به مواد شیمیایی مفید تبدیل می شود.
به گزارش سیناپرس همدان، گونه های مختلف باکتری در فناوری های مرتبط با میکروب برای تولید مواد شیمیایی خاص استفاده می شود. به عنوان مثال، برخی از سویه های اصلاح شده ژنتیکی اسید لاکتیک تولید می کنند که به نوبه خود برای تولید پلاستیک زیست تخریب پذیر پلی لاکتیک اسید (PLA) استفاده می شود. سویه های دیگر برای غنی سازی پیش سازهای سوخت های زیستی یا دارویی استفاده می شوند. با این حال، از آنجایی که باکتری ها به انرژی و مواد مغذی نیاز دارند، تولید باکتریایی مواد شیمیایی اغلب ناکارآمد است.
در مقابل، موجودات فوتوتروف به طور طبیعی از دی اکسید کربن، آب و نور خورشید، قند تولید می کنند. بنابراین، در یک جامعه همزیست، باکتری‌های تولیدکننده مواد شیمیایی می‌توانند از نظر تئوری از این قند به عنوان غذا استفاده کنند، بنابراین آنها را به یک مخزن کربن بالقوه تبدیل کرده و همزمان مواد شیمیایی مفیدی تولید می‌کنند. با این حال، بسیاری از ارگانیسم‌های فوتواتوتروف، ساکارز را به عنوان قند ذخیره‌شده در خود تولید می‌کنند، قندی که باکتری‌های مهندسی زیستی برای مصرف و استفاده از آن تلاش می‌کنند.
با در نظر گرفتن این موضوع، گروه تحقیقاتی Jun Ni در دانشگاه جیائو تونگ در شانگهای (چین) جستجوی سیستماتیک برای سویه‌های باکتریایی مورد نظر را انجام دادند که می‌توان آنها را مهندسی زیستی کرد اما می‌توانست به طور طبیعی روی ساکارز نیز رشد کند. آنها آنچه را که به دنبال آن بودند در یک باکتری دریایی به نام Vibrio natriegens یافتند. خوشبختانه، V. natriegens به طور طبیعی حامل کامل مسیر انتقال ساکارز و متابولیسم است. علاوه بر این، V. natriegens را می توان به طور ژنتیکی دستکاری کرد تا شرایط استرس شوری را تحمل می کند. این موضوع مهم است، زیرا نمک، سیانوباکتری های فتوسنتزی را برای تولید ساکارز تحریک می کند و در نتیجه فرآیندهای تقویت کننده متقابل را ایجاد می نماید.
سپس تیم تحقیقاتی از این دانش برای تولید یک سیستم مدولار یکپارچه برای جداسازی CO2 از V. natriegens و سیانوباکتریوم شناخته شده Synechococcus elongatus استفاده کرد. آنها تولید قند در سیانوباکتری ها را با استفاده از مهندسی ژنتیک بهبود بخشیدند و همچنین ژن هایی را به V. natriegens اضافه کردند که جذب قند و تبدیل آن به مواد شیمیایی را افزایش داد. در یک فرآیند کارآمد غیرمنتظره، تیم مشاهده کردند که سیانوباکتری ها ممکن است مواد مغذی را در وزیکول ها بسته بندی کنند که سپس دفع و به بیرون سلول فرستاده می شوند. سپس باکتری های دریایی به راحتی قادر به بلع این وزیکول ها هستند.
این تیم چهار نوع از V. natriegens را به منظور تولید اسید لاکتیک، بوتاندیول برای سنتز سوخت زیستی، یا کومارین و ملانین به عنوان پیش ساز مواد شیمیایی و دارویی تولید کردند. باکتری ها در همزیستی با سیانوباکتر ها، مواد شیمیایی را با تعادل کربن منفی، تولید کردند. این تیم گزارش می دهد: این سیستم می تواند بیش از 20 تن دی اکسید کربن در هر تن محصول را جذب کند. نویسندگان نتایج خود را دلیلی بر این می دانند که جوامع میکروبی همزیست می توانند به عنوان ذخیره کنندگان کربن، استفاده شوند.
منبع :phys.org
مترجم: کیانوش کرمی