• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.04.2023
Михаил Орлов
1
1 666

Биологи создали пурпурные дрожжи, способные использовать энергию света

6.2

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.

Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae
Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae / © Science Photo Library, David Scharf / Автор: Regulus Tremerus

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
13 июня
Дарья Г.

В центре далекой галактики OJ 287 находятся две черные дыры, одна из которых в сотню раз больше другой. В 2021 году астрономы подтвердили существование пары по изменению яркости объекта. Теперь же ученым удалось доказать, что источником той необычной вспышки была именно малая черная дыра.

Позавчера, 12:22
Алиса Гаджиева

Авторы нового междисциплинарного исследования выяснили, как распределялись ресурсы в сообществе земледельцев и скотоводов одной из альпийских долин семь тысяч лет назад.

13 июня
Александр Березин

Нынешняя версия крупнейшего носителя SpaceX вдвое мощнее «Сатурна-5», самой мощной ракеты прошлого. Однако документ Федерального управления гражданской авиации США показал, что Илон Маск планирует серьезно нарастить разрыв. Попутно у его ракеты значительно увеличится количество двигателей в обеих ступенях, в итоге она станет выше высочайшей пирамиды на земле.

11 июня
Александр Березин

Авторы серии одновременно вышедших научных работ описали влияние космического полета первого в истории частного экипажа — Inspiration4, отправленного в космос SpaceX — и пришли к выводу, что, несмотря на отсутствие длительной и систематической предполетной подготовки, организмы участников полета перенесли его нормально. Это имеет серьезные последствия для будущего космических полетов, в котором большинство всех экипажей со значительной вероятностью будут частными.

11 июня
Игорь Байдов

Инфракрасный космический телескоп NASA предоставил данные, которые указывают, что 20 лет назад в соседней молодой планетной системе Бета Живописца произошло масштабное столкновение астероидов, породившее облако пыли в 100 тысяч раз больше, чем астероид, погубивший динозавров. Исследование таких событий поможет астрономам лучше понять процессы, которые способствуют развитию планетных систем, подобных нашей, и позволит больше узнать о ранних стадиях формирования планет.

12 июня
Мария Азарова

Биотехнологам впервые удалось получить человеческие антитела, которые нейтрализовали яд пауков из рода черных вдов. Испытания продолжаются, однако ученые уверены, что их открытие обеспечит неограниченные поставки лекарства постоянного качества и эффективности. К тому же его можно будет производить без привлечения животных.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

Осталось понять, при чём тут фотосинтез.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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: