АВТОР: Крис Вулстон

Newswise — В мире, наводненном пластиками на основе нефти, ученые ищут альтернативы, которые были бы более устойчивыми, более биоразлагаемыми и гораздо менее токсичными для окружающей среды.

Два новых исследования биологов из Вашингтонского университета в Сент-Луисе указывают на один потенциальный источник материалов, меняющих правила игры: фиолетовые бактерии, которые при небольшой поддержке могут действовать как микроскопические фабрики по производству биопластиков.

Исследование, проведенное аспирантом Эриком Коннерсом, показало, что два относительно малоизвестных вида пурпурных бактерий обладают способностью производить полигидроксиалканоаты (ПГА), природные полимеры, которые можно очистить для производства пластика.

Другое исследование, проведенное руководителем исследовательской лаборатории Тахиной Ранайвоарисоа, показало, что генная инженерия может убедить хорошо изученный, но общеизвестно упрямый вид пурпурных бактерий резко увеличить производство PHA.

Коннерс и Ранайвоарисоа работают в лаборатории Арпиты Бозе, доцента кафедры биологии в области искусств и наук и автора новых исследований. «Существует огромный глобальный спрос на биопластики», — сказал Бозе. «Их можно производить без добавления CO₂ в атмосферу и полностью биоразлагаемы. Эти два исследования показывают важность применения различных подходов к поиску новых способов производства этого ценного материала».

Пурпурные бактерии — это особая группа водных микробов, известная своей приспособляемостью и способностью создавать полезные соединения из простых ингредиентов. Подобно зеленым растениям и некоторым другим бактериям, они могут превращать углекислый газ в пищу, используя энергию солнца. Но вместо зеленого хлорофилла они используют другие пигменты для улавливания солнечного света.

Бактерии естественным образом производят PHA и другие строительные блоки биопластиков для хранения дополнительного углерода. При правильных условиях они могут продолжать производить эти полимеры бесконечно.

Как сообщают на этой неделе в журнале «Микробная биотехнология» биологи Вашингтонского университета, два малоизвестных вида пурпурных бактерий рода Родомикробий продемонстрировал замечательную готовность производить полимеры, особенно при подаче небольшого количества электричества и подпитке азотом. «Стоит взглянуть на бактерии, которые мы раньше не изучали», — сказал Коннерс. «Мы еще не приблизились к реализации их потенциала».

Родомикробий Бактерии обладают необычными свойствами, которые делают их интересными претендентами на роль природных фабрик по производству биопластиков. «Это уникальная бактерия, которая сильно отличается от других пурпурных бактерий», — сказал Коннерс. В то время как некоторые виды плавают в культурах в виде отдельных клеток, этот конкретный род образует взаимосвязанные сети, которые, по-видимому, особенно хорошо приспособлены для производства PHA.

Другие типы бактерий также могут производить биопластичные полимеры с некоторой помощью. Как сообщается в журнале «Прикладная и экологическая микробиология», исследователи Университета Вашингтона использовали генную инженерию, чтобы получить впечатляющие уровни PHA из Родопсевдомонас болотный TIE-1, хорошо изученный вид, обычно неохотно производящий полимеры. «TIE-1 — отличный организм для изучения, но исторически он не был лучшим для производства PHA», — сказал Ранайвоарисоа.

Несколько генетических изменений помогли повысить выработку ФГА, но один подход оказался особенно успешным. Исследователи увидели впечатляющие результаты, когда ввели ген, который увеличил количество природного фермента RuBisCO, катализатора, который помогает растениям и бактериям улавливать углерод из воздуха и воды. С помощью сверхзаряженного фермента обычно медлительные бактерии превратились в настоящие электростанции PHA. Исследователи оптимистичны, что аналогичный подход может быть возможен и с другими бактериями, которые смогут производить еще более высокие уровни биопластика.

В ближайшем будущем Бозе планирует более внимательно изучить качество и возможности использования полимеров, производимых в ее лаборатории. «Мы надеемся, что эти биопластики в будущем принесут реальные решения».

***

Первоначально опубликовано на сайте The Ampersand.