Възможно ли е да се „препрограмира“ организъм, който се намира по-нагоре в хранителната верига така, че вместо да отделя въглероден диоксид и да консумира захар, да прави точно обратното - да консумира въглероден диоксид от околната среда и да произвежда захарите от които се нуждае, за да изгради телесната си маса?
Екип учени от Института „Вайцман“ са проектирали бактерии, които създават захар от парниковия газ въглероден диоксид, съобщава Science Daily, а доклад за експеримента им е публикуван в списание Cell.
Целият живот на планетата разчита, по един или друг начин на процес, наречен въглеродна фиксация - способността на растения, водорасли и някои бактерии да "поглъщат" въглероден диоксид (CO2) от околната среда и добавяйки слънчева или друга енергия да го до трансформират в захари, които са необходими за жизнените им процеси. На върха на хранителната верига са различни организми (смятани от някои за "по-развити"), които използват противоположен метод за оцеляване: те консумират захари (направени от фотосинтезиращи растения и микроорганизми) и отделят въглероден диоксид в атмосферата. Такива организми, сред които е и човекът, се наричат хетеротрофни.
Учените от лабораторията на д-р Рон Майло (Ron Milo) към Института „Вайцман“, водени от Нив Антоновски (Niv Antonovsky) успели да „обърнат“ метаболитния процес в организъм, използван често в лабораторни опити, обичайно консумиращ захари и отделящ въглероден диоксид - бактерията Ешерихия коли (Escherichia coli), широко разпространен пръчковиден бактериален вид. който живее в дебелите черва на топлокръвните животни.
Основното предизвикателство пред учените е това, че основният ензим, използван в растенията за въглеродна фиксация е токсичен за бактериалните клетки. Затова планът на изследователите трябва да включва точно регулиране на нивата на експресиране на различните гени в многоетапен процес.
"Ние се занимаваме с един организъм, който е еволюирал в продължение на милиони години да поглъща захар, не CO2 ," обяснява Антоновски. "Така че ние се обърнахме към еволюцията да ни помогне да създадем нужната ни система".
Антоновски и екипът му използват контейнери, наречени "хемостати", в които отглеждат бактериите, постепенно развивайки у тях апетит за CO2. Първоначално, заедно с достатъчно мехурчета CO2, на бактериите в резервоарите е предоставено голямо количество пируват, който е източник на енергия, както и минимално количество захар, колкото да оцелеят. По този начин, чрез промяна на условията на тяхната околна среда, учените принуждават бактериите да се научат чрез адаптация и еволюция да използват този ресурс в своята среда, който е в изобилие.
В продължение на месец, нещата като че ли изглеждат непроменени. Бактериите сякаш не "разбират намека". Но след около месец и половина, някои бактерии показват признаци, че вършат нещо повече от "простото оцеляване". До третия месец учените са успели да откажат от захарта еволюиралите бактерии и да минат само на CO2 и пируват. Изотопното маркиране на молекулите на въглеродния диоксид разкрива, че бактериите наистина използват CO2, за да създадат значителна част от телесната си маса, включително и всички захари, необходими за клетката.
Когато учените секвенирали геномите на еволюиралите бактерии, те открили много промени разпръснати из бактериалните хромозоми. "Това бе напълно различно от това, което предвиждахме," заяви Майло. "Отне ни две години усилена работа, за да разберем кои от тях са от съществено значение и да разгадаем логиката на тяхната еволюция". Повтарянето на експеримента дава на учените важни улики за определянето на мутациите, необходими за промяната на диетата на Е. коли.
Изследователите посочват, че новата техника е от решаващо значение за способността на човечеството да се справи с бъдещи предизвикателства, като например изчерпването на земните ресурси и недостига на горива.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари