Konstrueret E. coli kunne lave kulhydrater, vedvarende brændstof, fra CO2

Forskere fra Newcastle University, UK har konstrueret Escherichia coli bakterier til at opfange kuldioxid (CO ₂ ) ved hjælp af brintgas (H ₂ ) for at omdanne det til myresyre. Forskningen, offentliggjort i dag i Anvendt og miljømæssig mikrobiologi øger muligheden for at omdanne atmosfærisk CO ₂ til råvarekemikalier.

Normalt, et enzym i E coli katalyserer det omvendte af denne reaktion - produktion af H ₂ og CO ₂ fra myresyre. I naturen, sidstnævnte er bedst kendt som en type eddikesammensatte myrer bruger til at afværge rovdyr (Formic kommer fra det latinske 'formica, "betyder myre.)

For at vende den normale reaktion ind E coli , efterforskerne fik bakterierne til at udskifte molybdæn, et metal, der normalt er en kritisk del af enzymet, for wolfram, ved at dyrke bakterierne i et overskud af sidstnævnte. "Det er ret nemt at gøre som E coli kan ikke uden videre kende forskel på de 2, " sagde hovedefterforsker Frank Sargent.

"Udskiftning af wolfram med molybdæn ændrede egenskaberne af vores enzym, så det blev låst i CO ₂ capture mode frem for at kunne skifte mellem CO ₂ fangst og CO ₂ produktion, " sagde Dr. Sargent.

Efterforskerne brugte en speciel tryksat bioreaktor fyldt med H ₂ og CO ₂ at gøre gasserne tilgængelige for mikroberne. "Det virkede - bakterierne kunne vokse under gastryk og generere myresyre fra CO ₂ , " sagde Dr. Sargent.

Dr. Sargent udviklede ideen fra at læse om fremkomsten af ​​liv på Jorden, både i primær litteratur og populærvidenskabelige bøger, han sagde. For tre en halv milliard år siden, der var ingen ilt i atmosfæren, men der var høje niveauer af CO ₂ og H ₂ , og cellelivet var begyndt at udvikle sig 10, 000 meter under havets overflade.

Dengang, disse forbindelser ville have været nødt til at blive omdannet til de kulhydrater, som alt liv afhænger af. Det kunne have været opnået med et enzym "som det vi fandt i E coli , hydrogenering af kuldioxid til en organisk syre, " sagde Dr. Sargent. "Vi ville prøve dette i laboratoriet."

"Jorden rundt, samfund forstår vigtigheden af ​​at bekæmpe klimaændringer, udvikling af bæredygtige energikilder og reduktion af spild, " sagde Dr. Sargent. "Reduktion af kuldioxidemissioner vil kræve en kurv af forskellige løsninger. Biologi og mikrobiologi tilbyder nogle spændende muligheder."

"Det ultimative mål ville være at opfange spildt CO ₂ brug af vedvarende brintgas fra biobrint – som i denne forskning – eller elektrolyse drevet af vedvarende elektricitet, og omdanne det til myresyre, " sagde Dr. Sargent. "Nøglen er, at en mikrobe bruger formiat som sin eneste kulstofkilde. Så kan vi lave brændstof, plastik eller kemikalier. Dette er visionen om en virkelig cyklisk bioøkonomi, hvor CO ₂ produceres konstant, fanget og returneret til markedet."