Преобразованные кишечные палочки научились напрямую конвертировать бурые водоросли в этанол, притом с хорошей эффективностью. В перспективе это достижение позволит перенести задачу получения сырья для биотоплива от наземных ферм к морским.
Исследователи из калифорнийской компании Bio Architecture Lab научили бактерии преобразовывать нужным людям образом полисахарид альгиновую кислоту (альгинат), в большом количестве содержащийся в водорослях, пишет MEMBRANA.
Используемые сейчас в промышленности микробы не могут усваивать это вещество. А ведь около 60% сухой биомассы водорослей это различные сахара, и при этом более половины из них тот самый альгинат.
Первый кусок мозаики генетики получили от некой бактерии из рода Pseudoalteromonas. Заимствованные у нее гены отвечают за сборку фермента альгинат-лиазы, расщепляющего полисахарид на несколько частей олигомеров.
Генетически модифицированная бактерия выделяет этот фермент на своей поверхности. Здесь происходит первый этап усвоения водорослей.
Дальше биологи из Bio Architecture Lab воспользовались собственным открытием. Они идентифицировали у вибриона Vibrio splendidus солидный фрагмент ДНК длиной 36 тысяч пар оснований, который отвечает за синтез ферментов, необходимых для транспорта и метаболизма данных олигомеров.
Новые ферменты помогают преобразованному микробу переправить разрозненные кусочки бывшего полисахарида внутрь клетки.
Другие гены от V. splendidus заставляют клетку выполнить целую цепь химических реакций. И как финальный штрих еще заимствованные гены, на этот раз от бактерии Zymomonas mobilis. Они окончательно превращают промежуточные вещества в этанол.
Авторы работы сообщают, что выход спирта по весу составил 0,281 от массы сухих водорослей и что это эквивалентно примерно 80% от максимального теоретического производства этанола из сахара, содержащегося в макроводорослях.
Команда отмечает, что бурые водоросли не содержат лигнин, а потому их сахара могут быть освобождены при помощи простой перемолки биомассы. Еще плюс культивирование водорослей не требует пахотных земель, удобрений, пресной воды и не ставит людей перед дилеммой отдавать выращенные растения на топливо или использовать как пищу.
Исходя из возможного темпа роста водорослей и КПД преобразования их в жидкое топливо, авторы технологии оценивают возможную производительность морских ферм как 19 тысяч литров этанола с гектара в год. А это примерно вдвое больше, чем соответствующий показатель для сахарного тростника, и в 5 раз выше, чем у кукурузы.