Екип от учени е успял значително да стимулира растежа на почвената бактерия Cupriavidus necator, като е модифицирал метаболизма ѝ на молекулярно ниво. Полезно е, защото тази подсилена бактерия работи по-ефективно за създаване на ценни продукти като биопластмаси и химически градивни елементи в бъдеще. Резултатите са публикувани в научното списание Nature Microbiology.

Почвената бактерия Cupriavidus necator от десетилетия привлича вниманието на изследователите и индустрията. Това отчасти се дължи на факта, че чрез биохимични реакции бактерията превръща възобновяемите суровини мравчена киселина и въглероден диоксид (CO2) в ценни продукти като биопластмаси. Има обаче един недостатък: бактериите не се развиват добре върху мравчена киселина. Почвените бактерии първо изгарят мравчената киселина в повече CO2, който след това преработват, като вкарват допълнителна енергия. Доста неефективна обиколка, според микробиолога Нико Клаасенс: „Това е като да направиш допълнителна обиколка около стартовата линия на състезание".

Отклонения

Това би могло да бъде по-ефективно, смятат изследователи от Wageningen University & Research и Max Planck Institute в Германия. Те са проектирали по-интелигентен, по-директен биохимичен път на хартия - такъв, който позволява на бактерията да използва мравчената киселина директно, без ненужни междинни стъпки. Този подход вече е успешен на практика. Бо Дронсела (Макс Планк) наблюдава, че в малки съдове за култивиране бактериите дават 15 до 20 % повече биомаса при същия прием на енергия. „Ние показахме, че можем да се справим по-добре от природата", казва ентусиазирано Клаасенс. „Двадесет процента допълнителен продукт може да изглеждат малко, но те могат да направят разликата между икономически осъществим и неосъществим устойчив процес," добавя той.

Метаболитна сърдечна трансплантация

Усъвършенстването на бактерията изисква прецизни генетични модификации, или както го нарича Клаасенс: „метаболитна сърдечна трансплантация". Изследователите деактивират гените, отговорни за първоначалния, неефективен метаболитен път, и вместо това предоставят на бактерията генетични инструкции за съкратения маршрут. Представете си процеса като фабрика с конвейерна лента, върху която се поставят суровини и се обработват от роботизирани ръце, които режат, сглобяват и слепват компонентите. Клаасенс и колегите му заменят тези роботизирани ръце с по-ефективни, което позволява същият краен продукт да бъде направен с по-малко стъпки и по-малко енергия.

Природен талант

Cupriavidus necator вече произвежда полезни съединения по естествен път. При подходящи условия натрупва в клетките си биопластмаси, които понякога съставляват повече от половината от телесното й тегло. Новоусъвършенстваните бактерии в турборежим са особено интересни за изследователите. „Като променим допълнително генетиката им, можем да ги насочим да произвеждат и други ценни съединения", обяснява Клаасенс. Изследванията обаче все още не са напълно завършени. „Вече демонстрирахме, че принципът работи." Следващата стъпка е да се използват тези модифицирани бактерии за реално производство на специфични продукти. Едно стартиращо предприятие вече е проявило интерес към използването на бактериите за производство на химикали от мравчена киселина.