• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.04.2023
Михаил Орлов
1
1 669

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
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

Позавчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

11 июля
Татьяна

Открытая недавно планета LHS 1140 b заинтересовала ученых как потенциально обитаемая. В новой работе канадские исследователи подтвердили, что это, скорее всего, мир с теплым океаном, окутанным насыщенной азотом атмосферой.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[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