Tavallinen E.Coli -bakteeri syö sokeria. Kuva: Wikipedia
Tavallinen E.Coli -bakteeri syö sokeria. Kuva: Wikipedia

Geenimuunneltu kolibakteeri syö sokerin sijasta hiilidioksidia. Hurjimmissa näkymissä se voisi tuottaa tehtaiden päästöistä insuliinia diabeetikoille.

Israelilaisen Weizmann-tiedeinstituutin tutkijat ovat tehneet erittäin mielenkiintoisen laboratoriokokeen. He onnistuivat muuntelemaan kolibakteereja niin, että ne käyttävät energianlähteenään hiilidioksidia.

Työ on vasta alussa, mutta periaatteessa hiilidioksidia syövät bakteerit voisivat tuottaa ilmakehän saasteista vaikka biopolttoainetta tai insuliinia diabeetikoille.

Tutkijat raportoivat tuloksistaan arvostetussa Cell-tiedelehdessä ja niistä kertoo myös Nature.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suolistossa majaansa pitävä kolibakteeri, Escherichia coli, on maailman tutkituin ja tunnetuin bakteeri. Se on todellinen biotekniikan työjuhta.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Bekteeria on muunneltu eri tarkoituksiin ja sen avulla on esimerkiksi jo 40 vuotta tuotettu insuliinia sitä tarvitseville.

Kasvit ja syanobakteerien kaltaiset yhteyttävät bakteerit sitovat hiilidioksidia auringonvalon avulla luonnostaan, mutta niitä on vaikea muokata.

Kolibakteerin muuntelu sen sijaan on tutkijoille varsin helppoa ja lisäksi bakteeri lisääntyy niin hurjaa tahtia, että muokkausten vaikutukset näkyvät seuraavissa sukupolvissa nopeasti. Niitä on helppoa hienosäätää laboratoriossa.

Kolibakteeri käyttää tavallisesti ravintonaan sokereita, kuten glukoosia. Aineenvaihdunnan tuotteena syntyy hiilidioksidia.

Systeemibiologian tutkija Ron Milo ryhmineen on kymmenen vuotta yrittänyt vaihtaa kolibakteerin ruokavaliota niin, että sokerin sijasta se söisikin hiilidioksidia.

Nyt ryhmä viimein onnistui tutkimuksessa, jossa geenitekniikka ja evoluutio kulkivat kauniisti käsi kädessä.

Aluksi bakteeriin siirrettiin geenejä, joiden tuottamilla entsyymeillä ne voisivat hyödyntää hiilidioksidia ilmasta. Bakteeri ei kuitenkaan osaa yhteyttää, joten tarvittiin vielä lisää rukkausta.

Seuraavaksi bakteeriin siirrettiin geeni, jonka avulla se voi käyttää energianlähteenään muurahaishapon formiaattia. Formiaatti koostuu vedystä, hiilestä ja hapesta. Samalla bakteerista poistettiin sokeriaineenvaihduntaan liittyviä geenejä.

Tämäkään ei vielä riittänyt. Bakteeri ei vaihtanut ravintoaan sokerista hiilidioksidiin. Tutkijat päättivät hakea hieman vetoapua luontoäidiltä.

He panivat muokatut bakteerit kasvualustalle, jossa oli tarjolla vain vähän sokereita, mutta erittäin paljon hiilidioksidia, peräti 250 kertaa enemmän kuin ilmakehässä.

Tutkijat alkoivat kasvattaa muokattuja bakteereja laboratoriossa sukupolvi toisensa jälkeen toivoen, että ennen pitkää viljelmästä kehittyisi mutantteja, jotka ovat sopeutuneet syömään pelkkää hiilidioksidia.

200 päivän jälkeen näin kävi. Viljelmässä syntyivät ensimmäiset bakteerit, jotka söivät enää pelkkää hiilidioksidia. 300 päivän jälkeen bakteerikanta alkoi kasvaa jo vauhdikkaasti.

Muokatut bakteerit söivät edelleen mieluummin sokeria. Ne lisääntyvät varsin hitaasti tavallisiin, muokkaamattomiin kolibakteereihin verrattuna.

Kun tavalliset kolibakteerit jakautuvat kolme kertaa tunnissa, hiilidioksidisyöpöiltä kuluu yhden bakteerien sukupolven tuottamiseen peräti 18 tuntia.

Lisäksi ne vaativat hurjia määriä hiilidioksidia voidakseen elää pelkästään CO2:lla. Nälän sammuttamiseksi niiden kasvuympäristön ilmassa pitää olla kymmenen prosenttia hiilidioksidia, kun maapallon ilmakehässä sitä on 0,041 prosenttia.

Tavallisessa huoneilmassa bakteerit tarvitsevat lisäravinnoksi edelleen sokeria. Lisäksi kasvaessaan ne yhä päästävät enemmän hiilidioksidia kuin kuluttavat, mutta ryhmä uskoo, että se pystyy muokkaamaan niitä tehokkaammiksi.

Joka tapauksessa kyseessä on merkittävä virstanpylväs. Lopulta vain 11:ta geeniä muokkaamalla saatiin aikaan näin rankkoja muutoksia bakteerien aineenvaihdunnassa.

Biokemisti Frank Sargent Newcastlen yliopistosta kehuu kolibakteerien mahdollisuuksia rajattomiksi New Scientist -lehdessä.

”Tämänkaltainen ohjattu evoluutio on nykyään jo sellaista tiedettä, jolla voitetaan nobeleita. Tämä tutkimus on loistava esimerkki siitä”, Sargent sanoo. Hän ei ollut mukana tutkimusryhmässä.

Viime vuonna kemian Nobel annettiin siis kolmelle tutkijalle, jotka ovat kehittäneet erilaisia entsyymejä ja lääkeaineita tuottavia bakteereita.

Sargent visioi, että bakteerit voisivat joskus toimia molekyylitehtaina, jotka imevät teollisuuden päästöistä hiilidioksidia ja valmistaisivat juuri vaikkapa insuliinia. Biopolttoaineitakin bakteerit voisivat tuottaa.

Tutkimus todistaa kuitenkin vasta, että tämä on mahdollista. Vaaditaan vielä työtä ja lisää muokkauksia, jotta hiilidioksidia popsivista bakteereista saadaan irti käytännön hyötyjä.

lokki
Seuraa 
Viestejä5591

Tokilogi kirjoitti:
lokki kirjoitti:
jaho kirjoitti:
Hiilidioksidi taitaa olla jo matalimmassa energiatilassaan, joten ei ne bakteerit sitä siinä mielessä voi syödä. Korkeintaan muun energian käytön kautta muuttaa sitä toisenlaiseksi yhdisteeksi.

Juuri näin. Onko tässä tutkijat itsekin näin pihalla, vai onko taas vain uutisjuttu, joka on puuta heinää. Termodynamikan lakeja tässä nyt ainakin rikotaan.

Tiede lehden juttu vaikuttaa ymmärtämättömän käännökseltä. Jotenkin toivon, että se on vain toimittajan ymmärtämättömyyttä, eikä tutkijat itse ole näin pihalla. Jostain syystä he eivät kuitenkaan ole ilmaisseet, mistä lisäenergia otetaan.

Yksi mahdollisuus tietenkin vielä on, että kyse on tiedeartikkelihuijauksesta, joka kaivetaan esiin myöhemmin osoittamaan tiederahoitusjärjestelmän vinouma hiilidioksidiin liittyvien tutkimusten suhteen.

Artikkelissa kerrotaan energian tulevan formiaatista.

Lue jutut ainakin pari kertaa, niin ei tarvitse arvailla kuka ei jotain ymmärrä.

Formiaatti on hiilivety, joten mitä uutisarvoa tällä on.  Kolibakteerit ovat syöneet hiilivetyjä maailmansivu. Vähän kuin tehtäisiin uutinen ihmisen tulevan toimeen syömällä kiviä. Todellisuudessa syötiin tavanomaista ruokaa, jonka seassa on mikroskooppisia kiviä. Käsittämättömiä juttuja tulee siitä, että vain mainitsemalla hiilidioksidin saa rahoitusta.

Yhä  vain ihmetyttää, että puhutaan hiilidioksidin syömisestä. Ei hiilidioksidissa ole termodynaamisessa mielessä mitään syömistä. Sen kemiallinen energia on jo kulutettu ja siitä saa jotain muuta vain lisäämällä jostain lisää energiaa. Tyypillisesti bakteerit saavat tämän lisäenergian hiilivetyjä syömällä, jolloin vapautuu runsaasti hiilidioksidia. Syanobakteerit kykenevät yhteyttämään, jolloin ne voivat käyttää hiilidioksidia rakennusaineena, kun energia tulee auringon valosta. Tätä ei kuitenkaan tarvitse erikseen tehdä geenitekniikalla, sillä sellainen on kolibakteerejakin vanhempi keksintö.

Sisältö jatkuu mainoksen alla