https://frosthead.com

Termeszes hasa és bioüzemanyagok

Falk Warnecke lehajolt egy felszerelt nagyítón, és óvatosan megütötte egy kis hibát. Halottak voltak - fagyasztva és hűtött fémtömbön halmozva, mint egy kanálra rakott kávédaráló. Pár finom hegyű fogóval megragadta az egyik rovarot a mellkasának aljához, és felemelte a blokkról. Barna volt, alig nagyobb, mint egy szempilla. Egy második fogóval megcsípte a has végét. Finoman meghúzta és ketté húzta. Egy fényes, vöröses húr simán csúszott ki az exoskeletonból. Warnecke elmosolyodott. - Ez jó dolog a termeszeknél - mondta vastag német akcentussal. "Az egész bél egy darabban van."

Warnecke nem akarja, hogy a termesz vízvezetéke elszakadjon, és tartalma körülkeveredjen. Ez a tartalom, amelyet érdekel. A bélben van hagymás kamrák, amelyek hatalmas mennyiségű mikrobával duzzadtak fel, amelyeket a termeszek alkalmaznak a cellulóz lebontására a fáról vagy a rovarok által fogyasztott fűből. Amikor nem nevezi a termeseket "aranyos kis állatoknak", "sétáló bioreaktoroknak" nevezi őket, és lédús belső tereiket valamilyen folyékony aranynak tartja. Jelenleg csak a húr legnagyobb izzóját, az úgynevezett harmadik proktodeális szegmenst, vagy a mikrobiális ökológia néven a "hátsó bélcsomót" érdekli. Ez a mikroliter méretű rekesz - sokkal nagyobb, mint a környező bélszakaszok és szabad szemmel könnyen megkülönböztethető - különálló mikrobák közösségének ad otthont, amelyek egyesek szerint segíthetnek megoldani az energiaválságot.

Warnecke, a kaliforniai Walnut Creek-ben, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Közös Genom Intézetének kutatója az utóbbi időben sok figyelmet keltett a termeszekkel végzett munkája során. A rovarok rendkívül hatékonyan konvertálják a cellulózt cukorré - ez az első lépés az üzemanyag előállításához növényekből, mint például a fűből vagy nyárfából. A tudósok nem tudnak versenyezni a termeszekkel. Lebonthatják a cellulóz kemény kötéseit a laboratóriumban, de az általuk használt enzimek vadul, meglehetősen drágák. Warnecke ott jön be. Kutatása során néhány ember felidézte annak lehetőségét, hogy belemerüljön a termeszek mikrobiális pörköébe és húzzon ki néhány enzimet, amelyek végül lehetővé teszik etanol előállítását cellulózból ipari méretekben.

A csipeszeket félrehúzva Warnecke felvette két hosszú tűt, és elhúzta a termesz végtagjait és a mellkasát. Egy csepp pufferoldatot helyezett be a bélbe, hogy nedves maradjon, majd folytatta a támadó hátulsó hasáb megtámadását, többször megdörzsölve a fényes izzót, amíg annak tartalma ki nem ömlött, és összekeverte a pufferrel, hogy enzimek és cellulózfragmensek szuszpenzióját képezzék. Pipettájával beszívta a folyékony cefre egy részét, és egy műanyag csőbe összetörte. Reméli, hogy azonosítja a cefében a cellulózt lebontó enzimeket, de először ki kell derítenie, hogy melyik bélben élő baktérium teszi őket, és melyek valójában a cellulóz emésztése során működnek.

Hétköznapi reggelente, amikor jó az idő, a Warnecke kerékpározik a BART vonatba, és Berkeley-től a dombokon vezet a Walnut Creek előkelő elővárosába. A vasútállomáson visszatér a kerékpárjára és pedállal pár mérföldre a rendezett szalagpályákon és benzinkutaknál eljut a Joint Genome Institute intézetének zöldellő, ipari parkszerű kampusába. A DOE 1997-ben nyitotta meg az intézetet, hogy a humán genomprojekt központjaként szolgáljon, amely megfejtette a bázispárok sorrendjét a DNS-ben. A projekt 2003-ban ért véget, de a JGI továbbra is a genom szekvenálásának és feltérképezésének globális központja. Az épület elágazó labirintus-labirintusában és irodáiban közel száz mosógép méretű szekvenáló gép zümmögve ül, várva a világ minden tájáról tudósoknak elemzésre küldött DNS- és RNS-mintákat.

Warnecke, aki PhD-t szerezte a németországi Bremenben, a Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézetben, még ritkább szakértelmet szerzett a Walnut Creek területén. A mikrobiológusok egy kis csoportjába tartozik, akik agarlemezeiket egy viszonylag új, a metagenomika néven ismert mezőre hagyták, amely magában foglalja a DNS közvetlenül a környezeti mintákból, mint például a termeszek vagy egy kanál óceán felszíni vizekből történő elemzését, a tenyésztett sejtek helyett.

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának kutatója, Falk Warnecke az energiaválság megoldásának reményében tanulmányozza a terminátokat (Julia Olmstead) A cellulóz termeszek emésztése a potenciális új bioüzemanyagok kutatásának tárgya (iStockphoto)

"A mikrobiológusok valószínűleg mindig azt gyanították, hogy hiányoznak valamiféle sokféleség" - mondta Warnecke. A genom szekvenálás korai napjaiban a tudósok egyszerre egyfajta mikroorganizmust tenyésztettek, majd ezekből a sejtekből kivonták és szekvenálták a DNS-t. Számukra egyenesen bátorítónak, ha nem lehetetlennek látszott volna, ha egy véletlenszerű mikrobák gyűjteményét szívja ki egy termesz hasából, és remélheti, hogy az egyes baktériumok genetikai anyagát szekvenálják és rendezik.

Warnecke, aki 35 éves korában úgy néz ki, mint egy friss arcú Vlagyimir Putyin, felfedezőnek tartja magát a laboratóriumi padon. Ami a nyakának hátulján levő szőrszálakat tűzi, az új enzimek keresése - egy új, nagyon-nagyon kicsi terület ábrázolása. "Mintha elsőként látnánk pillangók" - mondja.

A laboratóriumi székre váltva Warnecke elkezdett beépülni a folyamatba, amellyel a nap hátralévő részét befejezte. Kihúzta a védőszemüvegét és a latex kesztyűjét, felvette egy másik termezt, és újból megkezdett a zsírtalanítási folyamat. Ez a termesz, a Nasutitermes corniger, barna volt, mint a többi, fényes, bordázott hasával. Szem nélküli, kerek fejének két fenékét kinyújtotta a teteje. A Nasutitermes nemhez tartozó termeszek száraz, elhalt fából táplálkoznak. Ez azelőtt, mielőtt fagyasztották volna és kiszállították innen Floridaból, egy munkás, a kaszt tagja volt, amely részben a cellulóz megtalálásával és feldolgozásával vádolta a fészek katonáinak táplálkozását és a reproduktív jogdíjat.

A Nasutitermes egy nemzetség, amely közel áll a Warnecke szívéhez. A nemzetséggel 2007-ben elvégzett metagenomikus tanulmány új információkkal fedezte fel a rovarok hasain belül zajló eseményeket. Nemcsak kollégáival fedezte fel a korábban ismeretlen enzimeket, hanem megerősítették, hogy az úgynevezett "magasabb" termeszek osztályában a hátsó bélben élő baktériumok szintetizálják ezeket az enzimeket - csupán egy spekuláció Warnecke tanulmánya előtt. Ez a munka első szerzőjeként szerepelt neki a tekintélyes Nature folyóiratban . Ezután a média iránti érdeklődés, az előadások iránti kérelem és az Energy Biosciences Intézet - az UC Berkeley új bioüzemanyag-vállalkozása a BP-vel - 240 000 dolláros támogatása költött a következő két évre a termeszek, még ezúttal három különböző, fűvel táplált kutatására. faj.

Warnecke és a termeszek közötti kapcsolat egy nemi megszállottság jele. Hétvégén a Berkeley-hegység Tilden Parkján sétálva Warnecke a botjait és egy marék puha erdei szemét csúsztatja a zsebébe. Visszahozza a törmeléket a lakásába, és egy terráriumba szórja, amelyben néhány száz termeszed otthont kapott, amelyeket a kaliforniai vadból gyűjtött össze. Ezeket a rovarokat nem szétválasztásra szánják, hanem egyszerűen gondozniuk kell. "Nem igazán tudom, mit kell etetni őket" - mondta. - De azt hiszem, boldogok. " Warnecke a kicsi kötelességteljes kurátora; kis szervezeteket és azok mikroszkopikus belső tengereit szolgálja ki.

A laboratóriumban Warnecke a kezével egy halom termésbiteket rakott fel, és egy biológiai veszélyes tartályba dobta. Befejezte az első készlet - ötvenkénti csőben történő - porlasztását, és elment keresni egy friss kollekciót a szoba másik oldalán található fagyasztóból. Erőszakos velük, de a termeszek iránti vonzereje nyilvánvaló. Munkája zöld energiapotenciálja azonban Warnecke-t leginkább mozgathatatlanná teszi. Boldogan vitatja a bioüzemanyagok megvalósíthatóságát, de azt mondja, hogy a témák nem animálják őt.

Kinyitotta az új termeszcsövet, és egy kis halomot töltött a fémtömbre. Másnap elrepült Európába, hogy tárgyalásokat folytasson a korlátlan munkájáról azoknak az akadémikusoknak, akik lelkesen akarnak lenni a cellulóz-bomlás kutatásának élvonalában. "Örülök, hogy alkalmazott aspektusa van, és remélem, hogy hasznos hozzájárulás lesz" - mondta Warnecke, kissé fáradtnak tűnve az izgalomtól. "De mindenekelőtt az alaptudomány, a mikrobiális sokféleség és a szimbiózis érdekli." Aztán felvette egy másik termezt, és ketté oszta.

Termeszes hasa és bioüzemanyagok