اِ.کلای (E.coli) خورنده کربن دی اکسید
اِشرشیا کلای ( E.coli ) یک نوع باکتری گرم منفی از خانواده انتروباکتریاسه است به طور طبیعی در روده جانوران خون گرم زندگی می‌کند که بیشتر سویه های اِ.کلای بی ضرر هستند . اما برخی از سویه های این باکتری موجب مسمومیت های غذایی می‌شوند .
تبدیل باکتری‌ها به کارخانه های بیولوژیکی برای تامین انرژی و مواد غذایی
محققان نوعی باکتری Escherichia coli (اِشرشیاکلای) را توسعه داده‌اند که به جای استفاده از قندها و دیگر مولکول‌های آلی با مصرف کربن دی اکسید موجود در جو رشد می‌کند. این دستاورد نقطه عطفی است که عملکرد یکی از محبوب‌ترین ارگانیسم های مدل زیست شناسی را به شدت تغییر می‌دهد. در آینده می‌توان از E.coli برای ساختن مولکول‌های کربنی آلی استفاده کرد که به عنوان سوخت‌های زیستی یا تولید کننده مواد غذایی کاربرد دارند .
گیاهان و سیانوباکتری های فتوسنتزی (میکروب های آبی تولید کننده اکسیژن) از انرژی موجود در نور برای تبدیل یا تصحیح CO2 به بلوک های ساختمانی حاوی کربن ، از جمله DNA ، پروتئین ها و چربی ها استفاده می‌کنند. استفاده از باکتری E.coli در مهندسی ژنتیک نسبتاً آسان است . رشد سریع باکتری بدان معنی است که تغییرات را می‌توان به سرعت آزمایش و بهینه سازی کرد تا تغییرات ژنتیکی بهینه شود. باکتری اِ.کلای ترجیح می‌دهد در محیط قندی مانند گلوکز رشد کند و به جای مصرف دی‌اُکسید کربن ، گاز را به عنوان زباله ساطع کند. محققان یک دهه زمان را صرف مراقبت از رژیم غذایی E.coli کرده‌اند سپس در سال 2016 توانستند دو سویه از باکتری را ایجاد کنند که از کربن دی اکسید تغذیه می‌کرد .
دی اکسید کربن ، تغذیه E.coli
پژوهشگران در این تحقیق با استفاده از دانش مهندسی ژنتیک یک سویه جدید از باکتری‌های اِ.کلای را ایجاد کردند که قادر به استفاده از کربن دی‌اکسید موجود در جو باشد . آنها ابتدا ژن های باکتریایی که یک جفت آنزیم را رمزگذاری می‌کنند و به ارگانیسم های فتوسنتزی اجازه دادند تا CO2 را به کربن آلی تبدیل کنند . گیاهان و سیانوباکتری ها این تبدیل را در حضور نور و در شرایط هوازی انجام می‌دهند اما برای E.coli شرایط هوازی امکان پذیر نبود.
محققان برای افزایش فشار در تغییر منبع تغذیه اِ.کلای نسل های متوالی از باکتری اصلاح شده را به مدت یک سال از بین بردند سپس تنها مقادیر کمی شکر در غلظت های تقریبا 250 برابر جو زمین به آنها دادند. محققان در پژوهش های انجام شده امیدوار بودند با این روش باکتری ها دچار جهش شوند تا با رژیم تغذیه‌ای جدید سازگار شوند. بعد از گذشت حدود 200 روز ، اولین سلول ها قادر به استفاده از گاز کربن دی اکسید هستند زیرا تنها منبع کربن آن ها پدیدار شده است. بعد از گذشت 300 روز ، باکتری های مورد بررسی در شرایط آزمایشگاه ( اِ.کلای مهندسی شده ) نسبت به ارگانیسم هایی که قادر به تغذیه از کربن دی اکسید نبودند ، سریع‌تر رشد کردند.
باکتری های E. coli مهندسی شده یا اتوتروفیک می‌توانند در محیط قندی رشد کنند و با توجه به انتخاب این منبع سوخت ، از CO2 بیشتری برای تامین انرژی استفاده می‌کنند.امید است باکتری ها سریع‌تر رشد کرده و بتوانند در سطوح پایین تر از شرایط جوی زمین زندگی کنند. محققان در تلاشند تا بفهمند که اِ.کلای چگونه به تغذیه از کربن دی اکسید تکامل یافته است .
کاربردهای باکتری اِ.کلای
- تولید نسخه های مصنوعی مواد شیمیایی مفید مانند انسولین و هرمون رشد انسانی
- تهیه سوخت های تجدید پذیر و مواد غذایی و …
- کاهش انتشار گاز های گلخانه‌ای در جهت نجات کره زمین
از جمله موارد استفاده از باکتری‌های E. coli مهندسی شده خواهد بود .
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.