Свързване на науката с вас

бактериите

Какво е общото между кравите, депата и добива на нефт? Всеки от тях произвежда метан, един от парниковите газове, улавящ топлината в нашата атмосфера и затоплящ планетата. Този газ е мощен: той има над двадесет пъти капацитета за улавяне на топлина от най-познатия парников газ, въглероден диоксид. Метанът се натрупва в атмосферата с нарастваща скорост, създавайки дебело одеяло, което затопля земята.

Един от начините за забавяне на това затопляне е унищожаването на метан. Прекъсвайки връзките, които го държат заедно, той няма да може да улавя топлината. Но метанът е една от най-трудните молекули за разбиване. И докато хората нямат начин да разцепят тази връзка, възможно е други форми на живот да го правят.

Дълбоко в океаните и в пространствата за пълзене на блата живеят вид бактерии, които държат ключа за разглобяването на метановия газ. Тези бактерии се наричат ​​метанотрофи, което буквално означава „подхранван от метан“. Метанотрофите оцеляват в екстремни условия, като ядат метан. В тях се помещава уникален протеин, наречен метан монооксигеназа, или ММО. ММО е ензим, който съдържа мощно оръжие: метал. Медният метал в MMO използва съхранена енергия, за да разруши свръхсилната метанова връзка и да направи MMO единственият известен протеин на Земята, който може да раздели метана.

Soo Ro, студент в Северозападния университет, работи, за да разбере как MMOs разграждат метана по естествен път. Ро е член на лабораторията на д-р Ейми Розенцвайг, която изучава как ММО използват мед, за да разкъсат връзките в метана.

Ro изучава как специфичен тип MMO, MMO на частици (pMMO), разгражда метана във външните си ръбове. За целта първо Ro и други членове на нейната лаборатория трябва да отглеждат метанотрофи - бактериите, които естествено съдържат MMO. Тя започва този процес чрез хранене на метанотрофите с 12 литра захарна червена течност; това насърчава бактериите да се делят експоненциално. Метанотрофите растат в метален биореактор, който се простира от лабораторната пейка до тавана. В продължение на една седмица течността в биореактора мехурче и се превръща от червено в жълто. В края на седмицата Ro събира около 100 грама бактерии - бактериалното тегло на малък лимон.

Но метанотрофите са фини; понякога не растат и Ро трябва да започне целия процес отначало. След като Ро има достатъчно бактерии, за да проведе експериментите си, тя трябва да работи бързо, или протеините, които извлича, ще изпаднат от разтвора и ще загубят своята биологична функция.

Докато работи срещу часовника, Ro също трябва да вземе критични предпазни мерки: работата с метан може да бъде доста опасна. Метанотрофите изискват метан, за да оцелеят, така че гигантският биореактор на Ro е пълен с него. Метанът е безцветен газ без мирис, който може да причини огромен пожар, ако изтече. Ро и нейните лабораторни лаборатории трябва да вземат допълнителни мерки за безопасност, когато използват метан, като например проверка на газопроводи за запушвания и нанасяне на сапун на всяко кръстовище, което ще избухне и се разпенва, ако експлозивният газ започне да изтича.

Въпреки предизвикателствата си, този трудоемък процес си заслужава Ro. Тя се надява, че нейните изследвания ще доведат до устойчиви начини за изчистване на парниковите газове от атмосферата. „Емисиите на метан само ще продължават да нарастват“, обяснява Ро. „Разбирайки как протеинът pMMO използва мед за разбиване на метана, химиците могат да създадат синтетични катализатори, които да имитират химията за целите на възстановяването на метана.“ И това не е всичко. Тя добавя: „От страна на биотехнологиите можем да проектираме метанотрофи, за да ядем метан и да ги преобразуваме в биогорива, така че енергията да не се губи във въздуха.“

Ро отбелязва, че към този момент „Теренът все още има ограничено разбиране за метанотрофните бактерии. Колкото повече разбираме метанотрофите, толкова по-лесно ще бъде извършването на биохимичен анализ и създаването на биотехнологични платформи. " Ро очаква, че полето все още е поне десетилетие от разбирането как действат метанотрофите, но тя се надява на това, което предстои. Тя вярва, че нейните фундаментални биологични изследвания някой ден ще имат осезаемо въздействие върху глобалното затопляне.