Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Zmodyfikowane E. coli nie potrzebują cukrów, żywią się dwutlenkiem węgla

Recommended Posts

Izraelskim naukowcom udało się stworzyć bakterie Escherichia coli, które żywią się dwutlenkiem węgla a nie cukrami i innymi molekułami organicznymi. To jak metaboliczny przeszczep serca, komentuje biochemik Tobias Erb z Instytutu Mikrobiologii im.Maksa Plancka w Marburgu, który nie był zaangażowany w badania.

To niezwykle ważna osiągnięcie, gdyż całkowicie zmienia sposób funkcjonowania jednego z najważniejszych organizmów modelowych w biologii. Ponadto w przyszłości można by wykorzystać odżywiające się CO2 E. coli do tworzenia organicznych molekuł, które mogłoby być wykorzystywane do produkcji żywności lub jako biopaliwa. Produkcja takich towarów powinna wiązać się z mniejszą emisją węgla do atmosfery, a być może udałoby się też usuwać CO2 z powietrza.

Rośliny i cyjanobakterie wykorzystują światło do zamiany dwutlenku węgla w przydatne molekuły, takie jak DNA, proteiny czy tłuszcze. Jednak organizmy te trudno jest modyfikować genetycznie, przez co dotychczas nie udało się stworzyć z nich wielkich biologicznych fabryk. E. coli łatwo jest modyfikować, a szybki wzrost tego organizmu oznacza, że można ją równie szybko testować i dostosowywać do naszych potrzeb. Problem jednak w tym, że E. coli żywi się cukrami i emituje CO2.

Biolog Ron Milo i jego zespół z Instytutu Weizmanna, od dekady pracują nad zmianą diety E. coli. W 2016 roku opracowali bakterię, które żywiła się CO2, jednak dwutlenek węgla stanowił niewielki odsetek jej zapotrzebowania na węgiel.

Ostatnio Milo wraz z kolegami wykorzystali techniki inżynierii genetycznej oraz ewolucji w laboratorium i stworzyli szczep E. coli, który cały potrzebny węgiel czerpie z dwutlenku węgla. Najpierw naukowcy wyposażyli bakterię w enzymy, które organizmy przeprowadzające fotosyntezę wykorzystują do zamiany CO2 w węgiel organiczny. Dodatkowo E. coli trzeba było wyposażyć w gen, który umożliwiał jej czerpanie energii z mrówczanów. Jednak nawet wówczas bakteria nie chciała rozwijać się bez obecności cukrów. Wówczas naukowcy zaprzęgnęli do pracy ewolucję. Przez rok hodowali kolejne pokolenia E. coli, które przetrzymywano w warunkach 250-krotnie wyższej koncentracji CO2 niż w atmosferze ziemskiej i podawano minimalne ilości cukrów. Po około 200 dniach pojawiły się pierwsze bakterie zdolne do wykorzystania CO2 jako jedynego źródła cukru. Po około 300 dniach bakterie te w warunkach laboratoryjnych namnażały się szybciej, niż bakterie, które nie wykorzystywały dwutlenku węgla.

Milo mówi, że zmodyfikowane E. coli wciąż mają zdolność wykorzystywania cukrów i, jeśli mogą, to właśnie je preferują. Rozwijają się też wolniej. Standardowe E. coli dwukrotnie zwiększają swoją liczbę co 20 minut, tymczasem u zmodyfikowanych E. coli w atmosferze składającej się z 10% CO2 podział zachodzi co 18 godzin. Ponadto nie są w stanie przetrwać bez cukrów w obecnej atmosferze ziemskiej, w której ilość dwutlenku węgla wynosi 0,041%.

Izraelczycy pracują teraz nad przyspieszeniem wzrostu bakterii i umożliwieniem im rozwijania się przy niższych stężeniach dwutlenku węgla. Podkreślają, że to na razie wstępne badania i miną całe lata, zanim tak zmodyfikowane E. coli zostaną wykorzystane w roli fabryk.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tegoroczna emisja gazów cieplarnianych będzie prawdopodobnie najwyższa w historii, uważają naukowcy. Pobity zostanie więc niechlubny ubiegłoroczny rekord.
      Specjaliści prognozują, że ludzkość – spalając paliwa kopalne – wypuści do atmosfery 36,8 miliarda ton dwutlenku węgla. Całkowita emisja antropogeniczna, włącznie z rolnictwem i przekształceniami ziemi na jego potrzeby, wyniesie prawdopodobnie 43,1 miliarda ton.
      Takie prognozy znalazły się w najnowszym raporcie organizacji Global Carbon Project. To międzynarodowe konsorcjum badawcze, które śledzi globalną emisję gazów cieplarnianych.
      Są też i dobre wiadomości. Specjaliści GCP prognozują też znaczące spowolnienie wzrostu emisji z paliw kopalnych. Jeszcze w 2018 emisja ze spalania węgla, ropy i gazu wzrosła o 2% w porównaniu z rokiem poprzednim. Tegoroczny wzrost emisji z tych źródeł nie powinien przekroczyć 0,6%.
      Część z tego spowolnienia spowodowana jest zmniejszającym się zużyciem węgla w USA, Europie oraz wolniejszym niż się spodziewano wzrostem jego użycia w innych częściach świata. Okazało się na przykład, że w USA ilość użytego węgla spadła aż o 10%. To znacznie więcej, niż prognozowano. Podobny spadek nastąpił też w Europie. Tymczasem w Indiach i Chinach doszło do dużych wzrostów konsumpcji węgla, ale wzrosty te były mniejsze niż w przeszłości.
      Wciąż jednak nie wiadomo, czy ten spadek użycia węgla będzie trendem długoterminowym. W ostatnich latach mieliśmy już do czynienia z kilkoma przypadkami nadmiernego optymizmu w związku z odchodzeniem od paliw kopalnych i za każdym razem okazywało się, że to krótkookresowe zjawisko. Na przykład w latach 2014–2016 emisja niemal przestała rosnąć, pojawiła się więc nadzieja, że ludzkość osiągnęła szczyt emisji i zacznie pompować do atmosfery coraz mniej gazów cieplarnianych. Jak wiemy, prognozy takie się nie sprawdziły.
      Z najnowszych opracowań wiemy, że jeśli ludzkość chce powstrzymać globalne ocieplenie na poziomie 2 stopni Celsjusza powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej, to w ciągu nadchodzącej dekady emisja CO2 musi spaść o 25%. Jeśli zaś spełniony ma być bardziej ambitny cel – 1,5 stopnia Celsjusza – to spadek emisji musiałby sięgnąć 55%.
      Dyrektor Global Carbon Project, Pep Canadell, mówi, że on i jego koledzy zgadzają się z wyrażoną przez ONZ opinią, iż koncentracja CO2 w atmosferze rośnie zbyt szybko, by można było zatrzymać wzrost temperatury na poziomie 1,5 stopnia Celsjusza. Mieliśmy kolejny rok wzrostu antropogenicznej koncentracji CO2. Czas najwyższy uznać, że każdy kolejny rok wzrostu oznacza, iż osiągnięcie założeń Porozumienia Paryskiego będzie znacznie trudniejsze.
      Przypomnijmy w tym miejscu, że niedawno Światowa Organizacja Meteorologiczne oznajmiła, iż tegoroczna średnia temperatura na Ziemi była o 1,1 stopnia Celsjusza wyższa, niż w czasach sprzed rewolucji przemysłowej. Po tym raporcie pojawiły się głosy, że bez drastycznych cięć emisji nie uda się zatrzymać ocieplenia przed osiągnięciem poziomu 3 stopni Celsjusza. Nie ma takiej możliwości, by beż olbrzymiego zmniejszenia emisji oraz wdrożenia masowych programów przechwytywania i składowania CO2 globalne ocieplenie pozostało na poziomie poniżej 3 stopni Celsjusza, mówi profesor Pete Strutton z Uniwersytetu Tasmanii.
      Dobrą wiadomością jest spadek emisji w USA. Pomimo głośnych wypowiedzi prezydenta Trumpa, który podkreśla rolę węgla, tegoroczna amerykańska emisji zmniejszyła się o 1,7%. Od 15 lat spada ona średnio o 1% rocznie. To w dużej mierze zasługa odchodzenia USA od węgla. Spadki mogłyby być jeszcze większe, gdyby nie rosnąca konsumpcja gazu. To zresztą trend widoczny na całym świecie. Od roku 2012 gaz staje się coraz ważniejszym źródłem emisji CO2. Z raportu GCP dowiadujemy się, że w bieżącym roku globalna emisja ze spalania węgla zmniejszy się o 0,9%, a wzrosną emisje ze spalania ropy (+0,9%) i gazu (+2,6%).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W obserwatorium na Mauna Loa zanotowano najwyższe stężenie CO2 w historii pomiarów. W niedzielę rano urządzenia zarejestrowały stężenie dwutlenku węgla w atmosferze rzędu 415,39 ppm (części na milion). To jednocześnie pierwszy raz, gdy dzienne stężenie przekroczyło 415 części na milion. Dokładnie rok wcześniej, 12 maja 2018 roku, urządzenia rejestrowały 411,92 ppm. Niemal równo sześć lat temu, 10 maja 2013 roku, informowaliśmy, że z nocy z 7 na 8 maja koncentracja CO2 po raz pierwszy przekroczyła granicę 400 ppm.
      Ostatni raz koncentracja CO2 powyżej 415 ppm występowała na Ziemi przed około 3 milionami lat. To pokazuje, że nawet nie zaczęliśmy chronić klimatu. Liczby z roku na rok są coraz wyższe, mówi Wolfgang Lucht z Poczdamskiego Instytutu Badań nad Wpływem Klimatu.
      Stacja pomiarowa na Mauna Loa jest najdłużej działającym stałym punktem pomiaru stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Na jej lokalizację wybrano położony na Hawajach szczyt, gdyż jest to najbardziej oddalony od emisji przemysłowej punkt na Ziemi. Jednocześnie, jako że mamy tu do czynienia z czynnym wulkanem, który sam też emituje CO2, pomiary uwzględniają ten fakt i gaz pochodzący z wulkanu nie jest liczony.
      Pomiary z poszczególnych dni mogą różnić się między sobą, gdyż w ich przypadku dużo zależy od warunków atmosferycznych i pory roku. W najbliższym czasie, w związku z tym, że na bardziej uprzemysłowionej półkuli północnej właśnie trwa wiosna, należy spodziewać się spadku stężenia dwutlenku węgla, gdyż będą go pochłaniały rośliny. Jednak widać, że stężenie gazu cieplarnianego ciągle rośnie. Specjaliści przypuszczają, że wzrost rok do roku wyniesie około 3 ppm, podczas gdy średnia z ostatnich lat to 2,5 ppm. Warto też zwrócić uwagę, jak zmieniały się dzienne rekordowe stężenia CO2 dla poszczególnych lat. W roku 2015 dniem, w którym zanotowano największe stężenie dwutlenku węgla był 13 kwietnia, kiedy wyniosło ono 404,84 ppm. W roku 2016 był to 9 kwietnia (409,44 ppm), w 2017 rekord padł 26 kwietnia (412,63 ppm), a w 2018 rekordowy był 14 maja (412,60 ppm). Tegoroczny rekord to 415,39 ppm.
      Pomiary dokonywane są w Mauna Loa Observatory na wysokości około 3400 metrów nad poziomem morza. W stacji badawczej prowadzone są dwa programy pomiarowe. Jeden, z którego dane prezentujemy i który trwa od końca lat 50., to program prowadzony przez Scripps Institute. Drugi, młodszy, to NOAA-ESRL za który odpowiada amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA). Ten drugi pokazuje zwykle dane o ułamki punktu (rzędu 0,06–0,15) niższe niż dane Scripps. Różnice wynikają z różnych metod statystycznych używanych przez obie instytucje i dowodzą wysokiej spójności i wiarygodności pomiarów.
      W 2015 roku podpisano Porozumienie Paryskie, którego celem jest niedopuszczenie, by średnie temperatury na Ziemi wzrosły bardziej niż o 2 stopnie powyżej poziomu sprzed rewolucji przemysłowej. Na razie na niewiele się ono zdało, gdyż od tamtej pory wszystkie kolejne lata trafiły do 5 najgorętszych lat w historii pomiarów.
      Przez całą swoją historię ludzkość żyła w chłodniejszym klimacie niż obecnie, mówi Lucht. Za każdym razem gdy uruchamiamy silnik, emitujemy CO2 i ten gaz musi gdzieś trafić. On nie znika w cudowny sposób. Pozostaje w atmosferze. Pomimo podpisania Porozumienia Paryskiego, pomimo tych wszystkich przemów i protestów wciąż nie widać, byśmy doprowadzili do zmiany trendu.
      Jestem na tyle stary, że pamiętam, gdy przekroczenie poziomu 400 ppm było wielkim newsem. Dwa lata temu po raz pierwszy przekroczyliśmy 410 ppm. A teraz mamy 415 ppm. To rośnie w coraz szybszym tempie, stwierdził Gernot Wagner z Uniwersytetu Harvarda.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na australijskim RMIT University powstała technologia pozwalająca na zamianę dwutlenku węgla w węgiel w formie stałej. To przełom, który może zmienić nasze podejście do wychwytywania węgla z atmosfery i jego składowania.
      Obecne technologie wychwytywania węgla polegają na skompresowaniu CO2 do formy ciekłej i wstrzykiwanie pod ziemię. To jednak poważne wyzwanie technologiczne, ekonomiczne i ekologiczne, gdyż istnieje ryzyko wycieków z miejsca przechowywania.
      Doktor Torben Daeneke z RMIT mówi, że zamiana CO2 w ciało stałe może być mniej ryzykowne. Nie możemy cofnąć czasu, ale zamiana dwutlenku węgla w węgiel i jego zakopanie pod ziemią to jakby cofnięcie zegara, stwierdza uczony. Dotychczas CO2 był zamieniany w ciało stałe w bardzo wysokich temperaturach, co czyniło cały proces niepraktycznym na skalę przemysłową. Dzięki wykorzystaniu ciekłych metali w roli katalizatora możemy przeprowadzić cały proces z temperaturze pokojowej i jest on wydajny oraz skalowalny. Potrzeba jeszcze więcej badań, ale poczyniliśmy właśnie kluczowy pierwszy krok, dodaje naukowiec.
      Australijscy naukowcy, pracujący pod kierunkiem doktor Dorny Esrafilzadeh, opracowali katalizator z płynnego metalu o odpowiednio dobranych właściwościach powierzchni, który niezwykle skutecznie przewodzi prąd i aktywuje powierzchnię. Dwutlenek węgla jest rozpuszczany w zlewce wypełnionej elektrolitem i niewielką ilością płynnego metalu, który jest poddawany działaniu prądu elektrycznego. Gaz powoli zamienia się w płatki węgla, które samodzielnie oddzielają się od powierzchni metalu, dzięki czemu proces zachodzi w sposób ciągły.
      Dodatkowym skutkiem ubocznym całego procesu jest fakt, że pozyskany węgiel może przechowywać ładunki elektryczne, stając się superkondensatorem, więc może zostać użyty w samochodach elektrycznych, mówi Esrafilzadeh. Produktem ubocznym jest też syntetyczne paliwo, które można wykorzystać, dodaje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowe badanie wykazało bezpośrednią zależność między ilością CO2 w atmosferze a wyższym ryzykiem ekstremalnych zjawisk pogodowych – bez względu na wartość średniej temperatury globalnej. Samo ograniczenie ocieplenia klimatu do 1,5 st. C. nie wystarczy, by uchronić nas przed rosnącą liczbą groźnych zjawisk meteorologicznych.
      Publikacja na łamach ostatniego Nature Climate Change dostarcza dowodów na to, że osiągnięcie celu porozumienia paryskiego z 2015 roku, czyli zahamowanie globalnego ocieplenia na poziomie 1,5 st. C., nie wystarczy, by ograniczyć szkody powstałe w skutek występowania na całym świecie ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak susze, fale upałów, gwałtowne burze czy powodzie. Kluczowy jest poziom dwutlenku węgla w atmosferze.
      Zespół naukowców, m.in. z Uniwersytetu Oksfordzkiego i Bristolskiego, przeprowadził symulacje przyszłego klimatu dla różnych wartości koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze – ale tylko w zakresie mieszczącym się w scenariuszu 1,5 st. C. globalnego ocieplenia.
      Modele, w których zastosowano najwyższe z uwzględnionych w badaniu poziomy CO2, wykazały bezpośredni wzrost temperatur lata na półkuli północnej, większe obciążenie upałami oraz ekstremalne opady w tropikach. Na półkuli północnej żyje ok. 7,3 mld ludzi, a więc 90 proc. ludzkości.
      Możemy teraz stwierdzić, że akumulacja dwutlenku węgla w atmosferze sama w sobie zwiększa ryzyko niszczycielskich zjawisk pogodowych, niezależnie od tego, jak zachowują się globalne temperatury – mówi główny autor badania, fizyk Hugh Baker z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Nawet jeśli uda się zatrzymać wzrost globalnych temperatur na poziomie 1,5 st. C., tłumaczy dalej naukowiec, wyższe ryzyko groźnych zjawisk pogodowych nie zniknie.
      Te wyniki, przekonują badacze, to dowód na to, że w strategii walki ze zmianami klimatu trzeba ustalać nie tylko cele temperaturowe, ale też konkretne limity emisji dwutlenku węgla.
      Coraz częściej pojawiają się opinie, że techniki geoinżynierii pozwalające ograniczyć ilość promieni słonecznych docierających na powierzchnię Ziemi, są sposobem na wypełnienie celów porozumienia paryskiego, bo obniżają globalne temperatury. Nasze badanie pokazuje jednak, że (...) nie wystarczy to, by ograniczyć występowanie ekstremów pogodowych, takich jak fale upałów. Trzeba obniżyć poziom dwutlenku węgla – podkreśla współautor publikacji, dr Dann Mitchell z Uniwersytetu Bristolskiego.
      W grudniu 2015 roku na międzynarodowym szczycie klimatycznym w Paryżu zobowiązano się do dołożenia wszelkich starań, by zatrzymać wzrost średniej globalnej temperatury na poziomie poniżej 2 st. Celsjusza, z wyraźnym dążeniem do zatrzymania go na poziomie 1,5 st. w porównaniu do ery przedindustrialnej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pierwsze badanie dotyczące tego, co przez 1,5 godz. przed zjedzeniem dzieje się z drugim śniadaniem (a właściwie w jego wnętrzu), objęło ponad 700 należących do przedszkolaków pudełek z wiktuałami. Wykazało ono, że tylko 2% mięs, warzyw i nabiału przechowywano w bezpiecznym zakresie temperatur.
      Byliśmy w szoku, kiedy odkryliśmy, że ponad 90% psujących się produktów […] trzymano w niebezpiecznej temperaturze – opowiada doktorant Fawaz Almansour. Wyniki jego studium ukazały się właśnie w piśmie Pediatrics.
      Według Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom, łatwo psujące się towary, które przez ponad 2 godziny znajdowały się w temperaturze 4-60 stopni Celsjusza, nie są już bezpieczne. Mimo że 45% opakowań z drugim śniadaniem zawierało lód, a ok. 12% kanapek schowano do lodówek i tak niemal wszystkie łatwo psujące się produkty "stały się podejrzane". Jak tłumaczy Almansour, nim nadeszła pora posiłku, bakterie powodujące zatrucia pokarmowe, np. pałeczki Salmonelli czy okrężnicy (E. coli), mogły się namnożyć. Doktorant przekonuje, że rodzice najlepiej zrobią, jeśli włożą do pudełka jak najwięcej lodu i poproszą dziecko, by po przyjściu do szkoły od razu schowało przekąskę do lodówki.
      W ramach studium Almansour zajął się drugimi śniadaniami przedszkolaków z 9 miejsc w Teksasie. Badano je w ciągu 3 losowych dni między 9.30 a 11. Spośród 705 tylko 11,8% trzymano w lodówce. Dziewięćdziesiąt jeden procent umieszczono w termoizolacyjnej plastikowej torbie na lunch, jednak te nie utrzymywały właściwej temperatury. Większość psujących się produktów przechowywano w temperaturze bliskiej pokojowej; średnia wynosiła 17,6 st. Celsjusza. Z 1361 psujących się produktów tylko 22 były bezpieczne (trzymano je w temperaturze poniżej 4 st. Celsjusza).
      Amerykanie zauważyli, że nawet włożenie lunchu do lodówki nie gwarantuje sukcesu. Ustalono bowiem, że choć 458 produktów umieszczono w chłodziarce w pojemniku, tylko 4 znalazły się w bezpiecznym zakresie temperatur. Naukowcy uważają, że działo się tak, gdyż przed włożeniem do lodówki jedzenie poleżało trochę na zewnątrz, a później w lodówce torba termoizolacyjna próbowała utrzymać wyższą temperaturę, jaka panowała na zewnątrz.
×
×
  • Create New...