Перейдем к биопанку — направление, посвящённое социальным и психологическим аспектам использования биотехнологий и генной инженерии. Китайские генные инженеры совершили прорыв в области создания биопродуктов, не оставляющих углеродного следа.
Они разработали систему, которая позволяет кишечной палочке (E. coli) использовать солнечный свет и углекислый газ для производства промышленных химикатов, таких как ацетон.
Эта технология, объединяющая световую и темновую фазы фотосинтеза, значительно увеличивает содержание АТФ — основного источника энергии в клетке — на 338%. Это открывает новые горизонты для снижения углеродного следа в промышленности и сельском хозяйстве.
Природный фотосинтез включает два этапа: световую и темновую фазы. В ходе световой реакции образуются молекулы АТФ и НАДФ-Н, которые затем используются в темновой реакции для синтеза глюкозы из углекислого газа. Как следует из названия, для второй фазы не требуется свет.
Исследователи утверждают, что процесс преобразования углекислого газа с помощью солнечной энергии действует как «поглотитель» углерода, то есть количество поглощаемого углерода превышает количество выделяемого. Однако использование природного фотосинтеза для уменьшения выбросов не так просто.
Применение фотосинтезирующих микроорганизмов, таких как цианобактерии (сине-зеленые водоросли), затруднено из-за их медленного роста и необходимости повышения производительности для соответствия промышленным масштабам.
Одним из решений является интеграция фотосинтеза в нефотосинтезирующие микробы. Китайским ученым удалось разработать новую систему фотосинтеза для бактерий E. coli, состоящую из световой и темновой фаз. Эта система позволила производить биопродукты с отрицательным углеродным следом.
Короче, после того как свет подействовал, количество АТФ выросло на 338%, а НАД-H, который вырабатывает кишечная палочка вместо НАДФ-H, — на 383%! При этом время, за которое количество удваивается, — всего 19,86 часа.НАД-H — это важный помощник в химических процессах в живых клетках.
Реакцию запрограммировали с помощью установки энергетического адаптера. Система может функционировать и без этого устройства, однако его наличие позволяет переключаться на производство различных веществ, таких как ацетон, яблочная и α-кетоглутаровая кислоты. По словам исследователей, объединение световой фазы, темновой реакции и «мини-программы» привело к созданию новой интеллектуальной фотосинтетической системы.
Ученые убеждены, что новая технология может оказать значительную помощь сельскому хозяйству и значительно снизить загрязнение от углекислого газа. В будущем планируется использовать дрожжи или лекарственные бактерии для фотосинтеза.