Erfðabreyttar bakteríur ljóstillífa betur með hjálp nanókristalla

Vísindamenn við Berkeley-háskólann í Kaliforníu hafa þróað bakteríur sem ljóstillífa með hjálp nanókristalla og umbreyta koltvísýring í ediksýru sem nota má í framleiðslu á eldsneyti og öðrum nytsamlegum efnum.

Rörin til vinstri eru fyllt af ljóstillífandi bakteríum þöktum ljósgleypnum nanókristöllum. Kelsey K. Sakimoto

Stærsti hluti lífs á jörðu reiðir sig á sólarljós fyrir sína helstu uppsprettu af orku með hjálp blaðgrænu (e. chlorophyll) og flókins ferlis ljóstillífunar sem á sér stað í þeim sameindum.

Menn hafa lengi reynt að uppfæra náttúrulega ljóstillífun með tilliti til skilvirkni en nú hefur vísindateyminu frá Berkeley tekist einmitt það með því að kenna bakteríunum að framleiða og hylja sig með sólarplötum sem eru mun skilvirkari en blaðgræna að umbreyta sólarorku í nytsamleg efni.

Peidong Yang efnafræði prófessor og Kelsey Sakimoto fyrrum framhaldsnámsmaður sem nú er við Harvard-háskóla, unnu með náttúrulegri óljóstillífandi bakteríu er nefnist Moorella thermoacetica sem framleiðir ediksýru (e. acetic acid) úr koltvísýring í sinni eðlilegri öndun.

„Í stað þess að reiða sig á blaðgrænu til að safna sólarorku, hef ég kennt bakteríum að framleiða og hylja sig með pínulitlum hálfleiðandi nanókristöllum,“ sagði Sakimoto í fréttatilkynningu. „Þessir nanókristallar eru mun skilvirkari en blaðgræna og geta verið framleiddir fyrir aðeins brot af kostnaði við framleiðslu á sólarplötum.“

Hinir skilvirku nanókristallanar eru úr kadmíum súlfíð sem bakteríurnar framleiða úr amínósýrunni systeín og frumefninu kadmíum sem þeim eru gefin. Kristallarnir gleypa ljós á skilvirkan hátt og virka sem sólarplötur á yfirborði bakteríanna. Bakteríurnar endurnýja sig sjálfar svo að tæknin kemur til með að framleiða lítinn eða engan úrgang.

Þessi nýja og blandaða lífvera hefur verið nefnd M. thermoacetica-CdS og framleiðir hún nothæfa ediksýru úr ljósorku, vatni og koltvísýring með um 80% meiri skilvirkni en náttúruleg ljóstillífun. Ediksýra er fjölhæft efni sem hægt er að nota í framleiðslu á allskonar eldsneytum, fjölliðum, lyfjum og sem hráefni fyrir aðrar erfðabreyttar örverur.

Sakimoto viðurkennir að tæknin þarfnast frekari rannsókna en hann vonast til þess að tæknin verði raunhæfur valkostur í staðinn fyrir notkun jarðefnaeldsneytis, sem myndi hjálpa heiminum að framleiða ódýrari og hreinni orku.

Heimildir
 

  1. Berkeley News: Cyborg bacteria turn sunlight into useful chemicals
  2. Futurism: Cyborg Bacteria Could Be the Key to Commercially Viable Artificial Photosynthesis
  3. ScienceAlert: Cyborg Bacteria Covered in Tiny Solar Panels Are Changing The Future of Clean Fuel