Бактерии производят материалы, которые интересуют человека: целлюлозу, шёлк и минералы. Преимущество такого способа производства в устойчивости, простоте — процесс происходит при комнатной температуре и в воде — и экологичности. Недостаток — в длительности процесса и малых объёмах продукции, что не подходит для промышленного использования. Исследователи работают над тем, чтобы бактерии быстрее производили большие объёмы нужного продукта. Для этого нужно либо изменить геном бактерий, либо выбрать наиболее подходящие штаммы и их культивировать. Исследовательская группа под руководством профессора Андре Штударта из ETH Zurich предложила новый подход. Они использовали бактерию Komagataeibacter sucrofermentans, которая производит целлюлозу. Учёные применили принципы естественного отбора и быстро получили десятки тысяч вариантов бактерии. Затем они отобрали те штаммы, которые производят больше всего целлюлозы. Этот материал широко используется в биомедицине, производстве упаковочных материалов и текстиля. Два свойства этой целлюлозы — она способствует заживлению ран и предотвращает инфекции. Бактерии растут медленно и производят ограниченное количество целлюлозы, поэтому учёные искали способ увеличить её производство. Исследователь Жюли Лоран разработала метод, который позволил получить новые варианты бактерии Komagataeibacter. Эти варианты производят на 70% больше целлюлозы по сравнению с исходной формой бактерии. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS. Ускорение эволюции с помощью ультрафиолетового светаДля получения новых вариантов бактерии Жюли облучила бактериальные клетки ультрафиолетовым светом, что вызвало мутации в ДНК бактерий. Затем она поместила бактерии в тёмное помещение, чтобы предотвратить восстановление ДНК и закрепить мутации. С помощью миниатюрного аппарата она поместила бактериальные клетки в питательный раствор и позволила им вырабатывать целлюлозу. Затем, используя флуоресцентную микроскопию, она проанализировала, сколько целлюлозы произвела каждая клетка. Команда Штударта применила систему сортировки, разработанную группой химика Эндрю-де Мелло из ETH. Эта система автоматически отсортировала те клетки, которые производят много целлюлозы. Она работает быстро: за несколько минут сканирует лазером полмиллиона капель и выбирает те, где больше всего целлюлозы. Осталось только четыре клетки, производящие на 50–70% больше целлюлозы, чем обычно. Эволюционировавшие клетки K. sucrofermentans могут производить целлюлозу в стеклянных флаконах на границе между воздухом и водой. В природе такой материал весит 2-3 мг и имеет толщину около 1,5 мм. У новых эволюционировавших вариантов целлюлозные маты тяжелее и толще почти в два раза, чем у дикого типа. Джули Лоран и её коллеги проанализировали четыре варианта с генетической точки зрения. Они хотели выяснить, какие гены изменились под воздействием ультрафиолетового света и как эти изменения привели к перепроизводству целлюлозы.
Ожидаются патентыНовый подход применим к бактериям, производящим другие материалы. Раньше такой подход использовали для создания бактерий, которые производят определённые белки или ферменты. Андре Штударт, профессор ETH, считает эту работу важной вехой. Исследователи хотят получить патент на подход и мутировавшие варианты бактерий. В планах — сотрудничество с компаниями по производству бактериальной целлюлозы для тестирования нового микроорганизма в промышленных условиях. 30.07.2024 |
Экология
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы | |
Исследователи впервые увидели, как бромоф... |
В ТПУ открыт экологичный способ получения катализаторов для очистки газов | |
Новый метод производства высокоэффективных кат... |
LinUni: Опасные оранжевые почвы угрожают экосистеме больше, чем когда-либо | |
Кислые сульфатные почвы имеют оранжевый оттено... |
ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные | |
Материалы на биологической основе могут б... |
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа | |
Техническая конопля на Урале может давать... |
Climate of the Past: Озеленение Сахары может изменить климат Северного полушария | |
Пустыня Сахара — это огромное ... |
ТПУ: биомасса в топливе повышает его эффективность на 12% | |
Новый вид шламового биотоплива разработал... |
PNAS: 20-летнее исследование поможет переосмыслить модели изменения климата | |
Первое долгосрочное изучение потоков CO₂ в&nbs... |
MPB: Космические спутники помогут искать пластиковый мусор на пляжах | |
Новый метод обнаружения пластикового мусора на... |
Таяние арктических льдов может привести к похолоданию — есть пример из прошлого | |
Усиленное таяние арктического морского льда, в... |
Ученые предложили добавлять гипс в буровые отходы для повышения экологичности | |
При бурении скважин используются растворы, сод... |
В ПГУ создают экономичные фотокатализаторы для очистки воды и воздуха | |
Фотокатализаторы на основе наноматериалов... |
Фон в норме: океанологи исследовали ядерные захоронения в северных морях | |
Захоронения ядерных отходов в Карском и&n... |
Ecology: Из-за потепления белые медведи и ездовые собаки травмируют лапы | |
У белых медведей в некоторых районах Аркт... |
JHazMat: Дизайнерский биочар вычистил из воды фармпрепараты и нутриенты | |
Ибупрофен, как и многие другие лекар... |
В ТГУ создали сорбент для улавливания углекислого газа на МКС и подлодках | |
Томские химики создали новый материал, который... |
SciAdv: Деревья превратят в доступные экологически чистые промышленные химикаты | |
Деревья — это богатый природны... |
Science Advances: Утрата азотных фиксаторов угрожает биоразнообразию, экосистеме | |
Как деятельность человека, например, использов... |
Эксперты оспорили надежность моделей прогнозирования столкновений судов с китами | |
Новое исследование показало, что существу... |
Nature Ecology & Evolution: Луга реагируют на изменение климата с запозданием | |
Изменение климата влияет на все экос... |
Ученые СПбГУ подтвердили биогенное происхождение железо-марганцевых образований | |
Гипотезу о том, что железо-марганцев... |
Conservation Letters: Фауна тропических лесов не переживет изменение климата | |
Исследования показали, что две трети... |
В Томском политехе создали первые образцы экологичного авиатоплива из биосырья | |
Ученые Томского политехнического университета ... |
Возраст каменных ежей из Восточного Таймыра определили ученые СПбГУ | |
Глендониты, или каменные ежи —... |
Science: Лесная растительность в Европе мигрирует на запад на 3,56 км ежегодно | |
Многие виды европейских лесных растений переме... |
STE: Ученые нашли нанопластик в тканях новорожденных | |
Даже новорожденные грызуны могут столкнуться с... |
Продовольственная система разрушена, и у нас осталось всего 60 урожаев | |
Защитники окружающей среды, исследователи, фер... |
В СПбГУ установили причины извержения вулканов 100 миллионов лет назад | |
Вулканические породы в Забайкальском крае... |
Система опреснения воды на солнечных батареях обеспечит дешевой питьевой водой | |
Опреснительную систему, работающую на сол... |
JEM: Зеленые зоны в мегаполисах улучшают здоровье жителей | |
Хотя доступ к природе — это&nb... |