Las «súper» bacterias africanas respiran toxinas el primer monóxido de carbono y lo convierten en ciencias de la energía
Detectar Un estudio recientePublicado en la revista «Nature Communichens», sobre un gran progreso en el aprovechamiento de uno de los tipos de bacterias para convertir el monóxido de carbono con eficiencia sin precedentes, allanando el camino para una revolución en la biotecnología artificial.
«Las bacterias pueden transportar elementos genéticos inherentes que pueden ser selectivos cuando sea necesario», dijo Remy Hawk, investigador del Instituto de Ingeniería Química, Ambiental y Biológica de la Universidad Técnica de Viena en Austria, y el principal investigador en el estudio, en declaraciones exclusivas de Al Jazeera Net.
Hook agrega que esto proporciona una breve manera de obtener nuevas características metabólicas sin la necesidad de mutaciones lentas y crecientes a medida que sucede en el estado natural a lo largo de la historia, y luego este es un «fuerte recordatorio de que la genómica de las bacterias es más dinámica y respuesta de lo que a menudo nos cruzamos».
Hook explica: «Lo que vimos en las bacterias de la» Thermoraobacter kivu «puede ser solo la punta del iceberg, y abre nuevos horizontes de investigación sobre cómo ayudar a los elementos móviles microbianos a permanecer e innovar en entornos ambientales difíciles».
Super bacterias
El gas artificial es una mezcla de gas que contiene diferentes cantidades de monóxido de carbono e hidrógeno. La composición química del gas sintético varía según las materias primas y los procesos de fabricación. El gas sintético es producido por el carbón, es decir, convertirlo en gas a altas temperaturas y en presencia de cantidades limitadas de oxígeno o vapor, generalmente una mezcla del 30% y el 60% del primer monóxido de carbono, 25%, 30% de hidrógeno, 5%, 15% de dióxido de carbono, 0% y 5% de metano.
Los investigadores solían lidiar con las bacterias productoras de bacterias, como las bacterias «Thermorerobacter kivu», como estímulos vitales prometedores para convertir la mezcla de gas artificial resultante de los desechos agrícolas en productos útiles como los biocombustibles.
Hawk dice: «Las bacterias de Kevo ‘se usan como bacterias de dióxido de carbono e hidrógeno naturalmente, y para usar gas artificial de manera eficiente, también tuvo que soportar el primer monóxido de carbono y crecer en él, que es un gas tóxico para muchos microbios que renuncian a los gases. «
Las bacterias «Kivu» se aislaron originalmente del lago Kivu en África, donde se encuentra en las fronteras de Ruanda y la República Democrática del Congo. El rango de crecimiento de este organismo varía entre 50 y 72 ° C a un pH que oscila entre 5.3 y 7.3, con perfectas condiciones de crecimiento a una temperatura de 66 ° C.
El proceso de adaptación fue rápido y sorprendente, ya que los investigadores obtuvieron la nueva cepa, llamada «óxido de carbono-1», en solo 31 generaciones a través del desarrollo de laboratorio adaptativo.
Más importante aún, el rápido crecimiento de esta cepa, dependiendo del primer monóxido de carbono y el gas sintético, a una velocidad de multiplicación de no más de 3 horas. Este logro representa un salto cualitativo en comparación con los intentos anteriores de adaptar bacterias «Kevo» al primer monóxido de carbono, lo que resultó en tasas de crecimiento muy bajas equivalentes a un tiempo doble de hasta 40 horas.
El secreto de los genes saltadores
La tasa de crecimiento es la más alta entre las bacterias bien conocidas que crecen en el monóxido de carbono en un medio definido químicamente. Esta excelencia en el rendimiento hace que la cepa del «primer monóxido de carbono-1» sea un candidato excepcional para aplicaciones industriales, ya que traduce la velocidad y la alta eficiencia directamente en una mayor productividad y viabilidad económica. La capacidad de esta cepa para consumir el primer monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono simultáneamente es un aspecto decisivo de su tratamiento vital en entornos industriales realistas.
El secreto está detrás de la capacidad de la cepa superior en un mecanismo genético inesperado, donde un gran componente genético y circular se moviliza fuera del cromosoma conocido como «megatarnsposon» para el «primer óxido de carbono-1», y los cromosomas es un paquete de ADN ajustado, ubicado dentro del núcleo de cada celda.
Los taspapers generalmente se conocen como «genes de salto», que son partes animadas de ADN que pueden moverse dentro del genoma, lo que conduce a la reorganización del material genético.
Hook explica: «La longitud del elemento que descubrimos en la bacteria» kevo «después de su adaptación al primer monóxido de carbono es de aproximadamente 86 mil pares de bases, y lleva más de cien gen, y por lo tanto el nombre ‘megatransbuzon’, es decir, el enorme salto. En este caso, el enorme gen de salto no aparece excepto cuando se expuso al primer monóxido de carbono, y cambia la expresión de la expresión de la expresión de la expresión de la expresión de la expresión de los principios de la participación. involucrado en respirar el anaeróbico, lo que permite principalmente el microbio «respirar» el primer monóxido de carbono.
El enorme gen de salto creció de un área vital en el cromosoma principal de bacterias, específicamente de un área conocida como el camino «Wood-L-Mingal», un camino central para la producción de acetato.
Los resultados mostraron claramente que la presencia de este gen de salto está directamente vinculada a la capacidad de crecer en el primer monóxido de carbono, ya que se encontró en todas las cepas adaptadas al primer monóxido de carbono, pero estaba completamente ausente en las cepas que no pudo usar.
Hook agrega: «El salto de jenin se extiende por todas partes en la genómica microbiana, pero su papel en el metabolismo adaptativo ha sido ignorado. Nuestros resultados indican que los estímulos ambientales específicos, como la exposición a los primeros óxidos de carbono, pueden activarse por ciertas genes vectores, que lanza nuevos programas de expresiones genéticas que apoyan la adaptación de la adaptación.
Equilibrio energético celular
Los genes de salto indican un mecanismo de adaptación avanzado, donde las bacterias no cambian permanentemente su genoma, sino que movilizan este enorme elemento genético cuando es necesario, lo que les permite adaptarse rápidamente a entornos cambiantes o difíciles, y pueden reducir la metáfora cuando el primer monóxido de carbono está ausente.
El primer tóxico de monóxido de carbono es su capacidad para interrumpir el equilibrio de oxidación y reducción en la célula, especialmente al inhibir las enzimas principales y la acumulación de algunos materiales destructivos, pero la bacteria desarrolló una forma de neutralizar esto.
El gancho explica: «La veridoxina es uno de los elementos más importantes en el metabolismo de una ‘bacteria’ kevo, una proteína que transporta electrones dentro de la célula. Hay una viridoxina en dos formas, oxidada (sin electrones) y un scratch (titular de electrones). Mantener el equilibrio derecho entre estas dos formas es muy importante para generar la celda a la energía y sus funciones y sus funciones. La forma reducida, lo que hace que se asfixie en el tipo de tipo no adaptativo.
«Después de la adaptación, hemos notado un cambio en la expresión genética que parece reducir esta asfixia, al reducir la producción de exceso de voledoxina reducida y mejorar su reciclaje al estado oxidante. En otras palabras, la cepa adaptativa restaura el equilibrio de su oxidación y reducción interna, que es necesaria para usar monóxido de carbono como una fuente única de carbono y energía».
De esto está claro cómo estos microorganismos pueden ajustar sus caminos metabólicos con precisión para lidiar con sustancias tóxicas, lo que proporciona una comprensión básica de cómo adaptarlos a entornos duros y proporciona un plan para futuras ingeniería metabólica. Los genes de salto también actúan como «ingenieros» para la planificación y la orientación, lo que permite a los microorganismos obtener capacidades metabólicas complejas e integrarlos rápidamente, proporcionando un mecanismo fuerte para la adaptación y diversidad en el árbol de la vida.
A nivel industrial, la dinastía «Primera monóxido de carbono-1» representa sus altas tasas de crecimiento y su capacidad efectiva para consumir gas sintético, un fuerte catalizador vital para la conversión de gases de residuos industriales en productos químicos valiosos como el acetato. Esta investigación proporciona un camino tangible hacia una economía de carbono circular más sostenible, lo que reduce la dependencia de los combustibles fósiles y alivia las emisiones industriales.
Hook concluye: «Ahora hemos entendido la base genética para el uso de monóxido de carbono en las bacterias» kevo «. Tenemos un sistema de edición genética altamente eficiente basado en la tecnología Krisper (tecnología de modificación genética precisa utilizada por los investigadores en Estudio anterior Para crear una versión modificada, pero no se usó en este estudio), el siguiente paso lógico es diseñar la ruta del producto. Nuestro objetivo es evitar el acetato y redirigir el proceso «Kevo» «bacterias» hacia productos químicos y otro combustible sostenible.
«Gracias a su rápido crecimiento en el gas artificial y sus propiedades fisiológicas que abierven el calor, las bacterias de Kevo son muy adecuadas para integrarse en las operaciones de cría de gases artificiales. También exploramos las oportunidades de cooperación con los socios de la industria para comenzar a traducir estos desarrollos en aplicaciones experimentales».
