Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26.11.2021
Василий Парфенов
5
2 064

Генетики научили кишечную палочку делать «нефть» из сахаров

3.2

Несмотря на повальный отказ от двигателей внутреннего сгорания на транспорте, человечество вряд ли сможет когда-либо полностью отказаться от нефти. Потому что далеко не все ископаемые углеводороды уходят на топливо, значительная их часть — сырье для химической промышленности, производства пластиков, смазки и медицинских изделий. Так что ученые давно ищут способы создания экологичной «нефти» — например, с помощью бактерий.

Генетики научили кишечную палочку делать «нефть» из сахаров
Кишечная палочка под электронным микроскопом / ©Janice Haney Carr, CDC

На этом поприще значительного успеха достигла международная команда химиков и генетиков под руководством Мишель Чан (Michelle C. Y. Chang). В нее вошли специалисты из университетов трех стран: американских — Калифорнийского в Беркли, Миннесотского, Нью-Йоркского в Буффало, китайского — Уханьского, а также Научно-исследовательского института химической технологии Южной Кореи (KRICT). Статья с результатами их работы опубликована в журнале Nature Chemistry.

Все живые организмы производят огромное количество соединений, состоящих в основном из углерода и водорода, — это основа биологии. Проблема в том, что эти молекулы содержат еще много кислорода (поэтому называются углеводами), а также дополнительных элементов, зачастую и определяющих их роль в метаболизме. Однако химической промышленности нужны более простые углеводороды, а для этого углеводы необходимо лишить «примесей» в процессе различных преобразований, которые требуют значительных затрат энергии.

Чтобы обойти эту проблему, ученые обратились к известным энзимам, позволяющим бактериям синтезировать чистые углеводороды или их прекурсоры. Подходящие белки нашлись у микроба Treponema denticola, вызывающего пародонтит у людей. Ответственные за их выработку гены внедрили в один из самых популярных модельных организмов — кишечную палочку. Модифицированные бактерии смогли без значительного ущерба для основного метаболизма переработать около 8% глюкозы в две жирные кислоты — 3-гидроксиоктановую и 3-гидроксидекановую (мирмикацин).

Эти молекулы, в свою очередь, сравнительно легко преобразуются в гептен и нонен, соответственно — ациклические непредельные углеводороды (алкены), которые могут служить полноценной заменой нефти в промышленности. Фактически из них во время хорошо отработанных и эффективных химических процессов уже легко получаются почти все необходимые длинноцепочечные и короткоцепочечные углеводороды. А далее — хоть пластики делать, хоть смазки, хоть топливо для различных двигателей внутреннего сгорания.

Да, переработка всего 8% массы глюкозы в эрзац-нефть — еще далеко от промышленной эффективности. Однако исследователи пока не стремились создать полноценный техпроцесс: они проверяли работоспособность концепции. Поэтому в подопытные бактерии внедрили всего пять генов и сделали это так, чтобы не нарушать уже существующие обменные процессы в микроорганизмах. То есть углеводороды появлялись в качестве побочного продукта метаболизма микробов. В следующих экспериментах ученые планируют разработать более сложные модификации кишечной палочки, позволяющие полноценно «перенастроить» ее на выработку «бионефти».

Более того, технология помогает буквально запрограммировать бактерии на создание молекул с необходимой длиной цепочки атомов углерода в ней. Делается это просто, быстро и может открыть огромные перспективы в химической промышленности.

Авторы научной работы делают осторожное предположение, что не за горами разработка совершенно новых видов пластика на основе менее длинных полимеров, произведенных в бактериальных реакторах. Такие материалы должны быть проще в переработке и утилизации, а значит, экологичнее.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 13:13
Алиса Гаджиева

Палеонтологи обнаружили останки никогда ранее не встречавшегося дасплетозавра, который, возможно, был прямым предком Tyrannosaurus rex. Эта находка может разрешить серьезные споры об эволюционной родословной самого знаменитого динозавра.

Позавчера, 13:02
Александра Медведева

Новое исследование указало на мобильные элементы, которые могут перемещаться и размножаться в пределах генома, как на наиболее вероятный источник подавляющего большинства интронов, некодирующих участков ДНК эукариот. Открытие позволяет объяснить огромные различия в количестве интронов в геномах разных видов.

Вчера, 10:24
Александр Березин

Черные дыры периодически разрывают звезды на части, но параметры конкретно этого события из ранней Вселенной поставили ученых в тупик.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

26 ноября
Денис Тулинов

Технологии искусственного интеллекта проникают во все сферы жизни. Наука не исключение — ученые начинают использовать машинное обучение все активнее, и за ним уже есть реальные научные достижения. Но это лишь прелюдия: ИИ явился не просто помочь с расчетами, его роль в будущем масштабнее — он усилит наше мышление, указывая на взаимосвязи, которые человеческому уму не видны. Наука изменится. Naked Science полагает, что у нее появился новый способ изучать мир.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

-
0
+
Долго думал над смыслом высказывания: 🤔 "человечество вряд ли сможет когда-либо полностью отказаться от нефти"... Ну а когда она просто кончится от слова "совсем"..? 😳
    -
    1
    +
    Ага, нефть так же "кончится", как закончилась бронза в бронзовом веке или камни с костями в каменном веке. Касаясь этого, автор лишь напомнил о будущем падении значения искомаемой нефти (да и таких же угля с газом) в жизни человечества и о том, что нет смысла совсем отказываться о неё. И это будущее наступает прямо сейчас, благодаря продолжающемуся НТП в энергетике и на транспорте.
    +
      ещё комментарии
      Просто напомню, что рост добычи нефти никак не снизил добычу угля, его сейчас выкапывается во много раз больше, чем пятьдесят и сто лет назад
        -
        0
        +
        рост добычи нефти никак не снизил добычу угля, его сейчас выкапывается во много раз больше, чем пятьдесят и сто лет назад
        В недоразвитых странах это так, а вот в технологически и социально-экономически продвинутых странах добыча и использование угля снижаются. Уголь -- это печально человекоемкий источник энергии. Например, в Китае с 1949 года при его добыче погибло примерно 250 000 человек (почти по 10 человек в сутки)... В РФ только на Листвяжной недавно погибли 52 горняка... Конкурентоспособность угля в сравнении с нефтью держится на огромном числе устаревших угольных теплоэлектростанций и чудовищной эксплуатации горняков в некоторых ведущих угледобывающих странах: "удельный показатель смертельного травматизма в прошлом году [в РФ] составил 0,14 человека на миллион тонн сырья. Выше показатели в Китае (0,25) и на Украине (1,194) [похоже, это вместе с шахтами Донбасса, захваченными "трактористами"], ниже - в ЮАР (0,035), Австралии (0,03) и США (0,011)" (Росс. газета).
        -
        0
        +
        Представляете, даже рост добычи и потребления чего-либо далеко не всегда означает повышения (или хотя бы сохранения) роли этого самого "чего-либо". Например, никогда ещё человечество не жгло за год столько древесины и растительных отходов, как на современном этапе, но кто скажет, что значение этого топлива в мировой экономике не рухнуло за последние пару веков? Или продолжающий увеличиваться "выхлоп" атомных электростанций в виде электричества, тем не менее, тоже имеет давнюю тенденцию к сокращению своей доли в общей выработке электроэнергии в мире, ибо другие её источники растут быстрее. Разумеется, я не говорю, что в 20 веке увеличение добычи угля и нефти сопровождалось падением их роли, однако в последние лет 8-10 именно это происходит при остающимся (правда, снижающимся) росте их потребления (даже в Китае в последние годы). А что говорить о дальнейшем? Или вы один из тех баранов, кто воображает, что батюшка-уголь (или газ) и матушка-нефть — это потолок научно-технического прогресса и теперь странам-потребителям "до скончания веков" будет выгоднее покупать и возить топливо за многие тысячи км, оставаясь в зависимости от прихотей каких-то шейхов и плешивых диктаторов, вместо того чтобы довести до ума (читай, рентабельности) запасание энергией Солнца и ветра, оснащение зданий тепловыми насосами, использование электротранспорта и т. д., поэтому нашей, "охраняемой самим Господом" России можно и дальше продолжать "забивать болт" на тенденции остального мира, как до сих пор этим пытаются заниматься наши власти во главе с сами знаете кем?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: