Биологи создали пурпурные дрожжи, способные использовать энергию света
Фотосинтезировать могут почти все растения и некоторые бактерии, но никак не грибы. Однако биоинженеры решили это изменить — они перенесли ген, кодирующий пурпурный пигмент родопсин, из паразитического грибка в обычные пекарские дрожжи. В результате те научились использовать энергию света и стали расти немного быстрее. Авторы считают, что их работа проливает свет на ранние этапы эволюции фотосинтеза и что модифицированные дрожжи могут вскоре найти применение в биотехнологии.
Растения и другие организмы, способные к фотосинтезу — то есть созданию органических молекул за счет энергии света, имеют огромное значение для всего живого. Их роль в биосфере называют космической, ведь они преобразуют солнечный свет в энергию химических связей в молекулах углеводов и других веществ. А теми, в свою очередь, кормятся все остальные жители биосферы, так называемые гетеротрофы — животные, большинство микробов и грибы.
Как и когда возник фотосинтез, ставший фундаментом глобальной экосистемы Земли, пока не вполне понятно. Реконструировать древнее событие решили авторы нового исследования — для этого они обратились к возможностям биоинженерии. Ученые использовали чрезвычайно простые клетки — одноклеточные грибки, пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae), которые широко используются для производства хлеба и алкоголя. Это самые что ни на есть гетеротрофные организмы («питающиеся за счет других»), у которых едва ли когда-то были фотосинтезирующие предки.
Далее ученые позаимствовали ген родопсина — пурпурного пигмента, компонента самых простых фотосинтетических систем бактерий — у другого грибка, Ustilago maydis. Это паразит растений, поражающий кукурузу и вызывающий у нее так называемую кукурузную (головчатую) головню. Из-за вызванной U. maydis инфекции на всех надземных органах растения образуются патологические разрастания (галлы).
Полученные трансгенные дрожжи имеют пурпурную окраску, которую придал им родопсин. Авторам пришлось немало потрудиться, чтобы его молекулы оказались именно в вакуолях — мембранных мешочках внутри клеток, а не в каких-то других частях клеток.
Дело в том, что содержимое вакуолей имеет кислую реакцию, то есть богато протонами (ионами водорода). Чтобы закислить внутренние области вакуолей, на их мембранах работают особые ионные насосы — протонные помпы, АТФазы. Создаваемые ими низкие значения pH в таких вакуолях необходимы, чтобы эффективно перерабатывать ненужные белки. Работающие для этого АТФазы тратят универсальную энергетическую валюту клетки — АТФ.
Замысел ученых состоял в том, чтобы попавший в мембрану родопсин отчасти взял на себя работу АТФаз по перекачиванию протонов, используя для этого энергию зеленого света, который он активно поглощает. Эту функцию родопсин выполняет в составе фотосистем некоторых бактерий. Тем самым пигмент помог дрожжам «сэкономить» молекулы АТФ, которые они смогли потратить на другие свои нужды.
В итоге на свету модифицированные клетки дрожжей стали расти быстрее, а их общий уровень приспособленности к среде, по оценкам биологов, увеличился на два процента. При этом никаких нарушений в структуре клеток не замечено, а в темноте ГМО-дрожжи вели себя так, как и положено самым обычным грибкам.
Едва ли такие дрожжи можно назвать фотосинтетиками в полном смысле этого слова, однако в какой-то степени они действительно стали факультативными аутотрофами, то есть могут использовать свет для нужд своего метаболизма. Авторы полагают, что созданные ими клетки воспроизводят ранние этапы эволюции фотосинтеза на Земле, хотя некоторые их коллеги не согласны с этим и называют такую конструкцию искусственной.
Новая работа представляет несомненный интерес и может быть полезна для биотехнологии, в том числе при создании систем искусственного фотосинтеза.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии