Исследователи сделали значительный прорыв в области биотехнологий, создав бактерию, которая может использовать угарный газ как источник питания. Это открытие, представленное в журнале Nature Communications, связано с микроорганизмом T. kivui, который изначально был чувствителен к угарному газу, но после модификации стал эффективно его перерабатывать.
T. kivui способна работать при высоких температурах и производить сложные органические вещества из простых соединений, таких как углекислый газ и водород. Такие качества делают бактерию перспективной для использования в промышленности, например, в переработке растительных отходов в синтетический газ.
Модифицированный микроб может производить уксусную кислоту, а с внесением генетических изменений — синтезировать этиловый спирт и изопропанол, которые востребованы в топливной и химической промышленности. Это открытие способствует развитию циркулярной экономики, при которой углеродные соединения используются наиболее эффективно.
Одним из главных препятствий для внедрения этой технологии была токсичность угарного газа для большинства микробов. Однако ученые нашли способ постепенно адаптировать бактерию к этому веществу.
Исследователь Стефан Пфлюгль отметил, что сначала бактерия просто привыкла к угарному газу, а затем использовала его как основной источник энергии и углерода. Это удивительное приспособление произошло всего за несколько генетических циклов. Анализ генома показал, что ключевую роль в адаптации сыграл транспозон — мобильный генетический элемент, который случайным образом изменил метаболические свойства бактерии.
Транспозоны, перемещающиеся фрагменты генетического материала, могут спонтанно изменять свое положение в геноме, что провоцирует мутации. Это явление помогло T. kivui приспособиться к токсичному газу.
Результаты открывают новые возможности для изучения механизмов бактериальной адаптации и для разработки биотехнологий. В дальнейшем планируется использовать систему CRISPR/Cas для точной модификации генома, что позволит создавать микроорганизмы с улучшенными свойствами. Такая методика поможет ускорить процесс создания бактерий, которые будут перерабатывать отходы в ценные химические вещества и альтернативное топливо.
Несмотря на успехи, еще остаются вопросы, связанные с устойчивостью генетических изменений в T. kivui. Неизвестно, сохранятся ли эти свойства в последующих поколениях бактерий. Также высокие затраты на генетическое редактирование могут стать ограничением для применения технологии в странах с ограниченным бюджетом на научные исследования.
Источник: planet-today.ru